Hybrid parts produced by deposition of 18Ni300 maraging steel viaselective laser melting on forged and heat treated advanced high strength steel

Abstract

Long production times, the associated high costs of the products and product size limitations belong among current issues of selective laser melting (SLM) technology. Hybrid products containing small and complex-shaped parts deposited by SLM on the forged, rolled or hot stamped semi-products could offer a practical solution to these limitations. Cylindrical hybrid parts were additively manufactured by depositing 18Ni300 maraging steel on the cylindrical semi-products of CMnAlNb low-alloy advanced high strength steel (AHSS). The AHSS was used either in forged and air cooled condition or after heat treatments typically used for inducing the TRIP (transformation induced plasticity) effect. Various post-build heat treatments of the hybrid parts were performed. The mechanical properties of the hybrid parts were determined by hardness measurement across the interface and by a tensile test of the dissimilar joints. All tensile samples fractured in the high-strength steel side, several millimetres from the interface. Microstructure analysis of both materials and the interface region was carried out using light and scanning electron microscopes. The hybrid parts had the ultimate tensile strengths of 840-940 MPa, with total elongations of 12-19%.

Dlouhé výrobní časy a odpovídající vysoká cena patří v současnosti spolu s omezenou velikostí produktu mez klíčové problémy technologie SLM (selective laser melting). Hybridní díly tvořené malou části se složitým tvarem vyrobenou metodou SLM na produktu vyrobeném kováním, válcováním nebo metodou hot-stamping představují praktické řešení těchto problémů. V této práci byly aditivní výrobou připraveny hybridní díly depozicí maraging oceli 18Ni300 na válcové polotovary z nízko legované vysoce pevné (AHSS) oceli CMnAlNb. CMnAlNb ocel byla použitá ve stavu po kování a chlazení na vzduchu, nebo po tepelném zpracování typickém pro dosažení TRIP (transformation induced plasticity) efektu v oceli. Byly rovněž odzkoušeny různé varianty tepelného zpracování celého hybridního dílu. Mechanické vlastnosti byly stanoveny měřením tvrdostí přes rozhraní a zkouškou tahem hybridních spojů. Všechny vzorky praskaly při zkoušce tahem v CMnAlNb oceli, několik mm od oblasti spoje. Byla provedena mikrostrukturní analýza obou materiálů i oblasti spoje s využitím světelné a řádkovací elektronové mikroskopie. Hybridní díly dosahovaly pevností 840 -940 MPa s celkovými tažnostmi 12-19%.