Impact of Direct Aging Treatment on the Mechanical Properties of 18Ni-300 Maraging Steel Produced by Hybrid Additive/Subtractive Manufacturing

L’effet synergétique entre la matrice martensitique affinée obtenue par fabrication additive et le durcissement par précipitation résultant du traitement de vieillissement fait de l’acier maraging 18Ni-300 un excellent matériau pour les applications d’outillage de moulage par injection et les composants aéronautiques de haute performance. L’exploration de traitements thermiques alternatifs pour les aciers maraging fabriqués selon la technique de Fusion Laser sur Lit de Poudres (L-PBF) revêt un grand intérêt pour la communauté scientifique. En raison de la rapidité de refroidissement inhérente au processus, la microstructure initiale telle que fabriquée présente des mésostructures et de l’austénite résiduelle issues de la solidification qui peuvent être modifiés par migration des éléments solutés lors d’un traitement thermique postérieur, ce qui encourage la recherche de traitements plus efficaces. Le vieillissement direct s’est révélé être une alternative compétitive, offrant aux pièces une excellente résistance mécanique et des propriétés de ténacité améliorées par rapport aux traitements conventionnels. Ce traitement thermique peut être étudié plus en détails dans les aciers maraging imprimés par L-PBF, afin d’améliorer le rapport résistance-ténacité tout en réduisant les coûts de production. Ce projet s’est donc concentré sur l’étude de l’impact de différentes températures de vieillissement direct sur les propriétés de traction et de résistance aux impacts Charpy de l’acier maraging 18Ni-300 imprimé par L-PBF. Plus précisément, la transition de température ductile-fragile (DBTT) a été étudiée pour chaque condition imposée, un thème qui a reçu peu d’attention dans la littérature sur la fabrication additive jusqu’à maintenant. À cette fin, 20 coupons en acier maraging 18Ni-300 ont été fabriqués en utilisant la technologie L-PBF. Ces coupons ont été usinés pour l’analyse de la densification des échantillons, la car-actérisation microstructurale, l’analyse par diffraction des rayons-X, la microdureté Vickers et les essais de traction et de impacts Charpy. Un vieillissement direct a été effectué à 490 °C, 510 °C, 530 °C et 560 °C pendant 6 heures, suivi d’un refroidissement à l’air. La densifi-cation des coupons imprimés fut acceptable, résultant en des valeurs de dureté conformes à la littérature et une microstructure martensitique avec austénite résiduelle. Le traitement à 490 °C a conduit à une microstructure martensitique dure et à la formation d’austénite inversée, ce qui a entraîné une dureté et une résistance maximales au détriment de la ténacité. À mesure que la température augmentait jusqu’à 560 °C, on a observé une tendance à la réduction de la dureté et à un meilleur équilibre entre résistance et ténacité. Cela s’explique par une augmentation du volume d’austénite, qui agit comme une phase ductile et peut potentiellement déclencher l’effet de plasticité induite par transformation (TRIP).