层间温度对CMT电弧增材制造2Cr13不锈钢薄壁件成形及组织和性能影响

该文利用冷金属过渡（Cold metal transfer, CMT）技术，使用电弧丝材增材制造系统制造2Cr13马氏体不锈钢单道多层薄壁试样，并研究了不同层间温度（100℃，150℃和200℃）对薄壁试样表面成形，微观组织和力学性能的影响。研究结果表明，较高的层间温度会使得薄壁成形件整体温度升高，散热状况变差，熔池高温存在时间增长，熔融金属流动性增强，最终导致成形件表面变差甚至塌陷。成形件中部组织在经历反复加热和冷却过程后，主要由极为细长的板条马氏体组成，并伴有少量铁素体以及沿铁素体晶界析出的碳化物。靠近重熔区位置由于熔池的热作用会导致马氏体组织过热而发生相变，形成密集的铁素体。随着层间温度减小，成形件晶粒尺寸和分布更为细小均匀；另外，弥散分布在铁素体晶界上的碳化物阻碍位错运动，两者的共同作用使得显微硬度和抗拉强度随层间温度降低而升高，同时拉伸试样的断后伸长率也随之增大。拉伸断裂形式均为韧性断裂，随着层间温度的减小，同取样方向上拉伸试样断口尺寸越来越大，韧窝也越来越深。