MECHANICAL PROPERTIES OF MARTENSITIC PRECIPITATION HARDENED STAINLESS STEEL PRODUCED BY SELECTIVE LASER MELTING

Elsharkawy, Mohamed A.; Bayoumi, Mohamed; Abdelghany, Khalid; Elgazzar, Haytham

doi:10.21608/auej.2023.234835.1415

MECHANICAL PROPERTIES OF MARTENSITIC PRECIPITATION HARDENED STAINLESS STEEL PRODUCED BY SELECTIVE LASER MELTING

Document Type : Original Article

Authors

¹ Advanced Digital Manufacturing Department, Central Metallurgical Research and Development Institute (CMRDI), Cairo, Egypt.

² Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Al-Azhar University, Cairo, Egypt.

³ Advanced Digital Manufacturing Department, Central Metallurgical Research and Development Institute (CMRDI), Cairo, Egypt

10.21608/auej.2023.234835.1415

Abstract

Martensitic precipitation hardened stainless steel, of which 17-4PH stainless steel is the most common, is used in various industrial fields due to its high strength and excellent corrosion resistance. The selective laser melting (SLM) technique can produce complicated components using lower material quantities and fewer steps compared to traditional manufacturing methods. The aim of this paper is to study the influence of SLM processing parameters, mainly laser power, scanning speed, and hatching space (percent of overlapping), on the density, micro-hardness, and tensile strength of 17-4PH stainless steel. The study showed that higher densities as well as higher tensile strength can be obtained by increasing the laser power or decreasing the scanning speed, taking into account the production time. The optimal laser power and scanning speed range are 150–200 watts and 200–400 mm/sec, respectively. The best constant layer thickness is 50 μm, and the laser spot diameter is 150 μm. A correlation between the mechanical properties of the produced specimens and the prevailing process parameters has also been established.
يستخدم الصلب المقاوم للصدأ 17-4 PH في العديد من التطبيقات نظرا لتميزه بمتانة الشد العالية و مقاومته للتآكل. تتميز عملية التصنيع باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد بإنتاج منتجات ذات أشكال معقدة يصعب انتاجها بطرق التصنيع التقليدية حيث يتم بناء المنتجات بإضافة طبقة تلو الأخرى من المادة إلى أن يتم الانتهاء من المنتج على عكس طرق التصنيع التي تعتمد على تشغيل المواد عن طريق إزالة جزء من المادة بواسطة أدوات القطع.الهدف من هذه الدراسة هو تقييم استخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج منتجات من الصلب المقاوم للصدأ 17-4 PH, بالإضافة إلى ذلك توصيف خصائص المنتجات الميكانيكية (الشد و الصلادة) المصنعة بهذه الطريقة. تم دراسة تأثير كل من قدرة الليزر وسرعة المسح ونسبة التداخل بين مسارات الليزر المتتالية على الخواص الميكانيكية للأجزاء المصنعة تظهر الدراسة أن القيم المثلى لكثافة العينات وخصائصها الميكانيكية تتحقق مع زيادة قدرة الليزر أو تقليل سرعة المسح بالليزر, كما يؤخذ في الاعتبار زمن بناء العينات. حيث تبين الدراسة أن القيم المثلى لقدرة الليزر ما بين 150 الى 200 وات و لسرعة المسح بالليزر ما بين 200 الى 400 ملليميتر لكل ثانية وذلك عند سمك 50 ميكروميتر لكل طبقة و قطر بؤرة شعاع الليزر 150 ميكروميتر .

Keywords