Efeito dos parâmetros de processamento na textura e seleção de variantes de como

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 16168 (2022) Citar este artigo

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Dentre os materiais que podem ser fabricados por fusão a laser em leito de pó (LPBF), destacam-se os aços maraging, com excelente soldabilidade, resistência e tenacidade à fratura. No entanto, os efeitos dos parâmetros de processamento e os mecanismos que regem a textura construída ainda não estão claros. Uma publicação recente mostrou um baixo índice de textura na austenita anterior, em contraste com outras ligas submetidas ao LPBF com a mesma estratégia. Os autores sugeriram várias hipóteses, embora nenhuma conclusão tenha sido tirada. Este trabalho tem como objetivo investigar esses achados usando um aço maraging 300 processado em diferentes condições, ou seja, impressora diferente, espessura da camada de pó e modo de emissão do laser. Para tanto, foram utilizadas Difração de Raios X, Difração de Retroespalhamento Eletrônico e Microscopia Eletrônica de Varredura. Os resultados mostram que o tratamento térmico intrínseco ao processo LPBF não afeta os grãos austeníticos anteriores, cuja textura e morfologia permanecem inalteradas ao longo do processo. Além disso, para as faixas estudadas, a textura da microestrutura não está relacionada à espessura da camada de pó ou ao modo de emissão do laser, embora possa ser afetada pela potência do laser ou pela estratégia de varredura. Por fim, foi observado um baixo grau de seleção de variantes, onde as variantes selecionadas são aquelas que contribuem para uma textura martensítica cúbica rotacionada.

A manufatura aditiva (AM), comumente conhecida como impressão 3D, é um processo de fabricação que consiste na deposição incremental de camada por camada, fusão, fusão e ligação do material1. Dentre seus benefícios, destaca-se a possibilidade de fabricar peças complexas de uma só vez, utilizando uma quantidade otimizada de material2. Entre os diferentes tipos de processos de AM para metais, alguns dos mais importantes são baseados na fusão em leito de pó: fusão a laser em leito de pó (LPBF) e fusão por feixe de elétrons (EBM)3.

No LPBF, uma camada de pó de uma determinada espessura é depositada sobre camadas previamente fundidas. Posteriormente, a camada é fundida e fundida às camadas previamente fundidas por meio de um laser3 caracterizado por vários parâmetros, como potência, velocidade, diâmetro do feixe, comprimento de onda ou modo de emissão. Uma seleção ótima dos parâmetros do processo pode ajudar a reduzir a porosidade da estrutura final, melhorando assim as propriedades mecânicas da peça4. Muitas opções de escaneamento são fornecidas em máquinas LPBF comerciais, sendo a mais utilizada provavelmente a estratégia de hachura5. Durante a hachura, o laser normalmente se move com uma determinada velocidade ao longo de linhas paralelas, cuja direção é chamada de direção de varredura (SD). A distância entre eles é chamada de espaçamento de hachura e a direção perpendicular às seções de deposição é chamada de direção de construção (BD). A rotação dos SDs em camadas sucessivas é uma estratégia comum, onde a rotação de 67° (ângulo de hachura) foi proposta para maximizar o número de camadas com diferentes SDs6. As máquinas LPBF comerciais também oferecem diferentes tipos de modo de emissão de laser, conforme mencionado anteriormente. De acordo com o modo de emissão do laser, os lasers podem ser de emissão de onda contínua (CW) ou emissão de onda pulsada (PW). Os lasers de emissão CW emitem radiação contínua e de intensidade constante, enquanto os lasers de emissão PW emitem pulsos de luz regularmente espaçados e muito curtos. Devido ao seu caráter contínuo, os lasers de emissão CW criam poças de fusão alongadas (MPs), que são chamadas de trilhas. Por outro lado, os lasers de emissão PW levam a grupos de MPs que podem ser sobrepostos uns aos outros. Os parâmetros do modo de emissão PW são: distância do ponto (distância entre MPs adjacentes), tempo de exposição (tempo que o laser fica parado em um determinado ponto, enquanto ligado) e jump delay (tempo durante o qual o laser é desligado enquanto se move para o ponto seguinte). Para tempos de exposição curtos e atrasos de salto longos, os lasers de emissão PW são atribuídos a taxas de solidificação mais rápidas e evitam o aquecimento, o que minimiza a distorção térmica7.