Главная Каталог статей Металлургия и материаловедение Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов

Лазерная наплавка из электротехнической стали системы Fe-Si

Авторы: Ян Цзюнь
Опубликовано в выпуске: #9(86)/2023
DOI: 10.18698/2541-8009-2023-9-932
Раздел: Металлургия и материаловедение \| Рубрика: Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов
Ключевые слова: лазерная наплавка, электротехническая сталь, кинетика, сплав Fe – 6, 5 % Si, микроструктура, микротвердость, упрочнение твердым раствором
Опубликовано: 01.10.2023

Представлено назначение электротехнической стали с содержанием 6,5 % кремния. Показана возможность получения электротехнической стали с высоким содержанием кремния методом лазерной наплавки. Исследован исходный порошок сплава Fe – 6,5 % Si. Описаны результаты химического анализа порошка и геометрические характеристики образцов. Для получения трех образцов с различными толщинами методом лазерной наплавки использовали систему лазерной наплавки металла INSSTEK MX-GRANDE. Проанализированы металлографическая структура и свойства образца сплава Fe – 6,5 % Si с использованием металлографического микроскопа Olympus GX51 и микротвердомера Pruftechnik KB50 SR. Показано, что структура сплава представляет собой однофазный феррит, в образцах среднего и толстого слоев появляются трещины, появление которых связано с высокими термическими напряжениями, возникающими при лазерной перекристаллизации материала. Твердость сплава составляет HV0,05 410–430. Высокое значение твердости сплава связано с твердорастворным упрочнением феррита кремнием (6,5 % Si) и с высокой концентрацией дефектов кристаллического строения, сформированных при лазерной перекристаллизации порошкового материала.

Литература

[1] Chen Zhuo. The trend of electrical steel in china under the background of “double carbon”. Electrical Steel, 2022, vol. 4 (1), pp. 1–4.

[2] Swann P.R., Duff W.R., Fischer R.M. Electron metallography of a non-classical order–disorder transition. Physica Status Solidi, 1970, vol. 37, pp. 577–583. https://doi.org/10.1002/pssb.19700370209

[3] Swann P.R., Granas L., Lehtinen B. The B2 and DO3 ordering reactions in iron–silicon alloys in the vicinity of the Curie temperature. Metal Science. 1975, vol. 9, pp. 90–96. https://doi.org/10.1179/030634575790445279

[4] Yu J.H., Shin J.S., Bae J.S. et. al. The effect of heat treatments and Si contents on B2 ordering reaction in high-silicon steels. Materials Science and Engineering, 2001, A 307, pp. 29–34. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(00)01960-2

[5] Viala B., Degauque J., Barico M., Ferrara E., Fiorillo F. Study of the brittle behavior of annealed Fe-6.5 wt% Si ribbons produced by planar flow casting. Materials Science and Engineering, 1996, A 212, pp. 62–68. https://doi.org/10.1016/0921-5093(96)10188-X

[6] Shin J.-S., Lee Z.-H., Lee T.-D. et. al. The effect of casting method and heat treating condition on cold workability of high-Si electrical steel. Scripta Materialia, 2001, vol. 45, pp. 725–731. https://doi.org/10.1016/S1359-6462(01)01086-7

[7] Arai K., Ishiyama K. Recent developments of new soft magnetic materials. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 1994, vol. 133, pp. 233–237. https://doi.org/10.1016/0304-8853(94)90534-7

[8] Matsumura S., Tanaka Y., Oki K. Concurrent ordering and phase separation in the vicinity of the metastable critical point of order–disorder transition in Fe–Si alloys. Materials Science and Engineering, 2001, A 312, pp. 284–292. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(00)01874-8

[9] Bouchara D., Fagot M., Degauque J. et. al. Ordering influence on magnetic properties of rapidly quenched Fe-6.5 wt% Si. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 1990, vol. 83, pp. 377–378. https://doi.org/10.1016/0304-8853(90)90554-4

[10] Manna I., Dutta Majumdar J., Nayak S. et al. Laser surface cladding of Fe-B-C, Fe-B-Si and Fe-BC-Si-Al-C on plain carbon steel. J. Surface and Coatings Technology, 2006, vol. 201 (1–2), pp. 434–440. http://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.11.138

[11] Lee J.-Y., An J., Chua C.K. Fundamentals and applications of 3D printing for novel materials. Appl. Mater. Today, 2017, vol. 7, pp. 120–133. http://doi.org/10.1016/j.apmt.2017.02.004

[12] Li N., Huang S., Zhang G. et. al. Progress in additive manufacturing on new materials: A review. J. Mater. Sci. Technol, 2019, vol. 35, pp. 242–269. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2018.09.002

[13] Magisetty R., Cheekuramelli N.S. Additive manufacturing technology empowered complex electromechanical energy conversion devices and transformers. Appl. Mater. Today, 2019, vol. 14, pp. 35–50. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2018.11.004

[14] Meier C., Weissbach R., Weinberg J. et. al. Critical influences of particle size and adhesion on the powder layer uniformity in metal additive manufacturing. Journal of Materials Processing Technology, 2019, vol. 266, pp. 484–550. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2018.10.037

[15] Pleass C., Sathiskumar Jothi. Influence of powder characteristics and additive manufacturing process parameters on the microstructure and mechanical behaviour of Inconel 625 fabricated by Selective Laser Melting. Additive Manufacturing, 2018, vol. 24, pp. 419–431. https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.09.023

[16] Yu Kuan Lu, Guo Qing Zu, Liang Luo et. al. Investigation of microstructure and properties of strip-cast 4.5?wt% Si non-oriented electrical steel by different rolling processes. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2020, vol. 497, 165975. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.165975

[17] Hai-Tao Liu, Yin-Ping Wang, Ling-Zi An, et. al. Effects of hot rolled microstructure after twin-roll casting on microstructure, texture and magnetic properties of low silicon non-oriented electrical steel. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2016, vol. 420, pp. 192–203. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.07.034