Investigating effects of heat treatment processes on microstructural and mechanical properties of additively manufactured 18Ni300 maraging steel

18Ni300 maryaşlama çeliği (MS300), martenzitik matriste oluşan nano boyutlu intermetalik çökeltiler nedeniyle istisnai mekanik özelliklere sahiptir. Bu çelik, yüksek mukavemet ve tokluk gerektiren kritik uçak parçaları için tercih edilmektedir. İçeriğindeki çok düşük karbon miktarı nedeniyle iyi kaynaklanabilirliğe sahiptir ve dolayısıyla katmanlı imalat teknikleri için çok uygun bir adaydır. Havacılık sektöründe, karmaşık geometrilerin tek aşamada kolayca üretilmesi ve üretim süresinin, kayıp malzeme miktarının ve maliyetin azalması nedeniyle geleneksel prosesler yerine eklemeli imalat teknikleri ile maryaşlama çelik parçaların üretimi önem kazanmaktadır. Mekanik özellikler ile ilgili tasarım kriterlerini sağlamak ve izotropik olmayan malzeme davranışını iyileştirmek için eklemeli imalat sonrasında optimize edilmiş ısıl işlemlerin uygulanması gereklidir. Ayrıca, mikroyapı ve mekanik özelliklerdeki değişiklikleri tespit etmek için kolay, hızlı ve güvenilir tahribatsız ölçüm prosedürlerinin oluşturulmasına ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, seçici lazer ergitme (SLE) yöntemi ile üretilen 18Ni300 maryaşlama çeliğine uygulanan çözeltiye alma ve yaşlandırma ısıl işlemlerinin mikroyapıya ve mekanik özelliklere etkileri araştırılmıştır. Numuneleri karakterize etmek için optik mikroskop, tarama elektron mikroskobu, x-ışını kırınımı, sertlik testi, çekme testi ve ultrasonik dalga hızı ölçümleri yapılmıştır. Sonuçlar, üretilen numunelerin yatay kesitte mikron altı dendritik hücresel yapılardan ve dikey kesitte ise uzatılmış asiküler yapılardan oluştuğunu göstermektedir. İğnemsi bcc-martenzit fazında bulunan aşırı miktarda dislokasyon, çökeltiler için uygun çekirdeklenme alanları sağlamaktadır. Yaşlandırma tavı sonrasında, Ni3Ti, Ni3Mo ve Fe2Mo intermetaliklerinin çökelmesi nedeniyle sertlik 370 HV'den yaklaşık 610 HV'ye yükselmiştir. Ayrıca, maksimum çekme dayanımı 1200 MPa'dan 2100 MPa'ya yükselmiş ve % uzama değerinde yüzde 60 azalma meydana gelmiştir. Ultrasonik dalga hızı ile elastiklik modülü ve sertlik gibi bazı mekanik özellikler arasında korelasyonlar tespit edilmiştir. Bu sonuçlar ultrasonik dalga hızı ölçümünü, eklemeli imalat yöntemleri ile üretilmiş ve ısıl işlem uygulanmış çelik numunelerin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin tahribatsız olarak karakterizasyonu ve meydana gelebilecek değişimlerin izlenmesi için potansiyel bir yöntem haline getirmektedir.