Analisis Mendalam Baja Paduan 24CrNiMo yang Dibentuk dengan Metode Peleburan Laser Selektif: Hubungan Proses-Mikrostruktur-Sifat

Tanggal Rilis: 2026-04-10

Selective Laser Melting (SLM), sebagai teknologi manufaktur aditif logam presisi tinggi, secara bertahap berkembang dari paduan titanium dan superpaduan ke berbagai paduan teknik yang lebih luas. Sebuah studi terbaru yang diterbitkan di Jurnal Laser Tiongkok menyelidiki secara sistematis pengaruh parameter proses SLM terhadap mikrostruktur dan sifat mekanik dari Baja paduan 24CrNiMo (bahan penting yang umum digunakan untuk cakram rem kereta api berkecepatan tinggi), memberikan landasan teknis penting untuk aplikasi tekniknya.

1. Mikrostruktur Unik dari 24CrNiMo yang Dibentuk dengan Metode SLM

Studi tersebut mengungkapkan bahwa baja paduan 24CrNiMo yang dibentuk dengan SLM menunjukkan karakteristik yang khas. mikrostruktur komposit dua fase:

• Martensit yang DitempaBerfungsi sebagai fase matriks, struktur lath-nya sangat halus, dengan lebar rata-rata hanya 50 nm. Ini adalah hasil langsung dari laju pendinginan ultra-tinggi (10²~10⁶ K/s) yang melekat pada proses SLM.
• Austenit yang Tertahan: Hadir dalam jumlah kecil sebagai morfologi mirip pulau di dalam Zona Terdampak Panas (HAZ). Mekanisme pembentukannya adalah sebagai berikut: panas dari lapisan yang baru diendapkan memanaskan kembali lapisan yang telah mengeras di bawahnya hingga suhu di atas suhu austenitisasi, dan setelah pendinginan cepat, austenit ini dipertahankan.

Mikrostruktur ini, yang diperkuat oleh mekanisme butiran halus dan transformasi fasa, membentuk dasar dari sifat mekaniknya yang sangat baik.

2. Peran Penting Parameter Proses: Pertukaran Antara Kepadatan dan Kekerasan

Daya laser (P) dan kecepatan pemindaian (v) adalah dua variabel kunci yang menentukan kualitas bagian akhir. Keduanya memengaruhi struktur mikro dan sifat-sifat melalui pengaturan kepadatan masukan energi, menghasilkan efek yang sangat berbeda.

• Pengaruh terhadap KepadatanMeningkatkan daya laser atau menurunkan kecepatan pemindaian memperbesar volume kolam lelehan dan meningkatkan fluiditas lelehan, sehingga secara efektif mengurangi pori-pori “kurang fusi”. Eksperimen menunjukkan bahwa pada parameter 320 W / 750 mm/s, kepadatan mencapai nilai puncak sebesar 99,93%.
• Pengaruh terhadap Kekerasan Mikro dan KekuatanNamun, masukan energi yang berlebihan bagaikan pedang bermata dua. Hal ini mengurangi laju pendinginan dan membuat lapisan yang telah terbentuk sebelumnya lebih rentan terhadap efek siklus termal yang lebih kuat, yang menyebabkan:
  1. Pengkasaran bilah martensit yang ditempa (dari 50 nm hingga 200 nm).
  2. Pelebaran Zona yang Terdampak Panas.
     Kedua faktor ini bekerja bersama-sama untuk menyebabkan Kekerasan dan kekuatan material akan menurun seiring dengan peningkatan masukan energi..

3. Optimalisasi Sifat Mekanik dan Analisis Perilaku Fraktur

Tim peneliti menguji sifat tarik di bawah parameter proses yang berbeda dan membandingkannya dengan baja paduan cor tradisional:

• Kinerja Komprehensif Optimal: Di bawah parameter 320 W / 950 mm/s, spesimen tersebut mencapai kombinasi kekuatan-keuletan terbaik:
  • Kekuatan tarik: 1362 MPa
  • Kekuatan luluh: 1252 MPa
  • Pemanjangan: 16,2%
• Perbandingan dengan Bahan CorSebagai referensi, material cor 24CrNiMo menunjukkan kekuatan tarik sebesar 1157 MPa, kekuatan luluh sebesar 1034 MPa, dan perpanjangan sebesar 15,4%. Hal ini jelas menunjukkan bahwa dalam rentang proses SLM yang sesuai, bagian yang dibentuk menunjukkan Sifat mekanik komprehensifnya jauh lebih unggul daripada material cor..
• Mekanisme FrakturAnalisis permukaan patahan mengungkapkan sumber keuletan yang sangat baik. Selama pengujian tarik, retakan mikro yang berawal dari martensit temper yang kuat namun rapuh terhambat perambatannya ke zona yang terpengaruh panas (HAZ) yang kaya akan austenit sisa. Hal ini karena austenit berstruktur FCC memiliki lebih banyak sistem slip, yang secara efektif menyerap energi dan menunda perambatan retakan, sehingga memastikan keuletan yang baik.

Kesimpulan

Studi ini tidak hanya berhasil mencapai pembentukan SLM berkualitas tinggi dari baja paduan 24CrNiMo, tetapi yang lebih penting, menetapkan sebuah “proses-mikrostruktur-sifat“rantai hubungan. Dengan mengontrol input energi laser secara tepat, mikrostruktur ideal yang terdiri dari martensit temper ultra-halus dan jumlah austenit yang tertahan yang sesuai dapat diperoleh sambil memastikan kepadatan tinggi, yang pada akhirnya mencapai kinerja mekanik komprehensif yang melampaui proses pengecoran tradisional. Hal ini memiliki implikasi panduan yang signifikan untuk mempromosikan penerapan teknologi SLM dalam pembuatan komponen baja kompleks dan berkinerja tinggi di bidang-bidang seperti transportasi kereta api dan peralatan energi.”

Tentang Forgecise

Forgecise adalah inovator di bidang manufaktur aditif, yang berfokus pada peralatan pencetakan 3D logam berkinerja tinggi, material, dan solusi perangkat lunak untuk manufaktur industri.