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Combined effect of a spread powder particle size distribution, surface machining and stress-relief heat treatment on microstructure, tensile and fatigue properties of 316L steel manufactured by laser powder bed fusion

Authors :
Josiane Nguejio
Morgane Mokhtari
Elie Paccou
Eric Baustert
Leila Khalij
Eric Hug
Pierre Bernard
Sébastien Boileau
Clément Keller
Groupe de physique des matériaux (GPM)
Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Génie de Production (LGP)
Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes (ENIT)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)
Volum-e
Laboratoire de Mécanique de Normandie (LMN)
Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)
Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT)
Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ArianeGroup
CRT Analyses Et Surfaces
Ce travail est lié au projet CLIP-FAM financé par la région Normandie
Source :
International Journal of Advanced Manufacturing Technology, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2023, ⟨10.1007/s00170-023-11008-w⟩
Publication Year :
2023
Publisher :
HAL CCSD, 2023.

Abstract

International audience; Additive Manufacturing is a powerful process to build complex geometry. Besides the numerous process parameters influencing the mechanical part performances, others parameters related to the initial powder feedstock or component machining are of most importance. In this study, the combined effect of a wide particle size distribution, surface machining and stress-relief heat treatment on the microstructure and mechanical properties (tension and fatigue) of a stainless steel AISI 316L, produced by laser powder bed fusion, is investigated. In order to correctly investigate those parameters separately, the netshape/machined character of the sample, alongside with the heat treatment is studied for two kinds of powder having different particle size distributions, i.e, narrow and widely spread. Results show that a large spread of particle size is only slightly detrimental to the fatigue life, in particular in high cycle conditions due to a larger porosity related to a weakly more uneven particle spatial distribution in the bed. Nevertheless, this effect is of a second order compared to machining or heat treatments which greatly affect the mechanical behaviour. Surface machining and moderate heat treatment are then the best post-operational steps to increase the fatigue life in high cycle fatigue conditions independently of the particle size distribution. Results are discussed in terms of defects, microstructural modifications, surface roughness, martensitic transformation and mechanical loading.

Details

Language :
English
ISSN :
02683768 and 14333015
Database :
OpenAIRE
Journal :
International Journal of Advanced Manufacturing Technology, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2023, ⟨10.1007/s00170-023-11008-w⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....726b9dc15843863e1915bca2bc9b68f1
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s00170-023-11008-w⟩