Effects of Laser Spot Size on the Mechanical Properties of AISI 420 Stainless Steel Fabricated by Selective Laser Melting

材料科学 选择性激光熔化 极限抗拉强度 激光器 微观结构 复合材料 表面粗糙度 粒度 冶金 光学 物理
作者
Xi-Huai Yang,Chongming Jiang,Jeng-Rong Ho,Pi‐Cheng Tung,Chih-Kuang Lin
出处
期刊:Materials [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:14 (16): 4593-4593 被引量:27
标识
DOI:10.3390/ma14164593
摘要

The purpose of this study is to investigate the effects of laser spot size on the mechanical properties of AISI 420 stainless steel, fabricated by selective laser melting (SLM), process. Tensile specimens were built directly via the SLM process, using various laser spot diameters, namely 0.1, 0.2, 0.3, and 0.4 mm. The corresponding volumetric energy density (EV) is 80, 40, 26.7, and 20 J/mm3, respectively. Experimental results indicate that laser spot size is an important process parameter and has significant effects on the surface roughness, hardness, density, tensile strength, and microstructure of the SLM AISI 420 builds. A large laser spot with low volumetric energy density results in balling, un-overlapped defects, a large re-heated zone, and a large sub-grain size. As a result, SLM specimens fabricated by the largest laser spot diameter of 0.4 mm exhibit the roughest surface, lowest densification, and lowest ultimate tensile strength. To ensure complete melting of the powder and melt pool stability, EV of 80 J/mm3 proves to be a suitable laser energy density value for the given SLM processing and material system.
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