Mechanical and plastic properties of elements made of steel X5CrNiCuNb16-4 using the selective laser melting technique (SLM)

The article presents results of tests performed using an MCP HEK Realizer II system applied in the selective laser melting (SLM) of metallic powders. Specimens subjected to the SLM process were made of powder, the chemical composition of which corresponded to that of solid steel X5CrNiCuNb16-4. The material was subjected to mechanical tests (concerning tensile and impact strength) and compared with the properties of the solid steel. The research-related tests also involved microstructural observations involving the use of a Neophot 32 metallographic microscope (Zeiss) and fractographic analysis. The tests revealed that the mechanical properties of the printed material subjected to the SLM process were lower (R0.2 by 45% and Rm by 35%) than those of the solid material and were determined by the properties of the metallic matrix and the porosity of the printed element, the average value of which amounted to 3%. The mechanical properties of the printed material were also significantly affected by the direction of the external load in relation to the orientation of the deposited layers of the material (which was demonstrated during impact bend tests). The summary contains the assessment of the tests and the presentation of advantages resulting from the application of the new technology enabling the volumetric consolidation of metallic powder.

---

W publikacji zaprezentowano wyniki prób realizowanych na urządzeniu MCP HEK Realizer II, służącym do selektywnego topienia proszków metalicznych z użyciem lasera (SLM). Próbki stapiane z zastosowaniem technologii SLM wykonano z proszku odpowiadającego składowi chemicznemu stali litej gatunku X5CrNiCuNb16-4. Otrzymany materiał poddano badaniom mechanicznym w próbach rozciągania, udarności i porównano z właściwościami stali litej. Przeprowadzono także badania mikrostrukturalne otrzymanych materiałów za pomocą mikroskopu metalograficznego Zeiss Neophot 32 oraz dokonano analizy postaci przełomu. Badania wykazały, że własności mechaniczne wydruku po stapianiu laserowym są niższe, odpowiednio o 45% dla R0,2, oraz o 35% dla Rm w odniesieniu do materiału litego i są zdeterminowane własnościami osnowy metalicznej i porowatością wydruku, której średnia wartość wyniosła 3%. Własności mechaniczne wydruku zależą również istotnie od kierunku działania zewnętrznego obciążenia względem orientacji nakładanych warstw materiału, co udowodniono w próbach udarowego zginania. W podsumowaniu dokonano oceny przebiegu prób oraz korzyści, wynikających z zastosowania nowej technologii konsolidacji objętościowej proszku metalicznego.