增材制造 316L 不锈钢的界面析出行为及其对耐蚀和力学性能的作用机理

摘要

近年来,增材制造技术凭借其近净形加工、形状自由度高等优势备受关注。其中, 316L 不锈钢是增材制造领域研究最早、技术最为成熟的金属材料之一。然而,由于增 材制造加工过程中激光熔池的快速融凝,导致增材制造 316L 不锈钢的组织结构与传统 轧制材料有显著差异。其中,晶内胞状结构是增材制造 316L 不锈钢最为突出的特征之 一。胞状结构的出现使得 316L 不锈钢内部的界面结构复杂化,这势必会改变 316L 不 锈钢的界面析出行为,也为热处理调控增材制造 316L 不锈钢的力学性能创新出更多机 会。 本文首先对增材制造 316L 不锈钢进行 700°C热处理,随后对增材制造 316L 不锈钢晶 内胞状结构进行系统分析,并研究了界面析出行为对其耐蚀性能和力学性能的影响规 律。结果表明, 700°C下进行热处理时,晶内胞状结构处首先出现 Cr、Mo 元素偏 析,随着热处理时间延长,晶界和亚晶界处有纳米σ相出现。这一现象与传统轧制 316L 不锈钢不同,σ相的形成抑制了 M23C6 以及贫 Cr 区。耐蚀性能和力学性能的研 究结果表明,700°C热处理后,316L 不锈钢的强度有所提高,并且没有出现明显的晶 间腐蚀现象。