图4 在SLM和DED制造同一钢时局部化学成分的变化改变堆垛层错能和反过来，改变TRIP/TWIP的激活能的示意图其他的研究表明高Ｍｎ钢在采用SLM技术进行制造的
图4 在SLM和DED制造同一钢时局部化学成分的变化改变堆垛层错能和反过来，改变TRIP/TWIP的激活能的示意图
其他的研究表明高Ｍｎ钢在采用SLM技术进行制造的时候拥有的强度水平比传统的制造工艺的强度要高，但同时牺牲了延伸率。ε- 相和 α'-马氏体的存在以及高密度位错提供了高强度，而AM制造时的性能和杂质的类型会损害其变形性能。相同的加工硬化速率在这些钢铁材料中不管制造路线如何均可以获得，均具有TWIP和TRIP效应。AM制造的钢铁材料中的各向异性，然而，也会观察到，这主要是因为织构的各向异性和晶粒形貌的延长。TRIP效应会赋予令人惊奇的高延伸率，达到SLM制造304L的水平，尽管在制造的过程中观察到气孔的存在。这一优异的韧性是由于在拉伸变形过程中马氏体形成后的二次硬化效应造成的。当马氏体可以比奥氏体承担更多的载荷的时候，就会导致塑性增加。
在SLM制造316L不锈钢的时候会激发其TWIP效应。这主要归因于N的存在，降低了316L的堆垛层错效应向TWIP区域进行转变。孪生诱导的塑性可以超越气孔的不利效应和AM制造过程中形成的其他缺陷对韧性的影响。TWIP和高强度之间的协同作用为AM技术制造不锈钢开辟了新的道路。一般来讲，TRIP效应是AM技术制造工具钢得到先进性能的主要因素和PH钢／马氏体钢具有高体积残余奥氏体的主要因素。
图５ 用来设计进行AM制造高Mn钢的策略。首先采用热动力学为基础的相图来选择理想的化学成分的组成。此时，预期的X30MnAl23钢的变形机制在这里就展示出本文所采用的办法。具有这些成分的样品通过DED工艺进行制造和表征。给予计算机计算，适宜的成分识别用于AM应用，此时制造的的结构为能量吸收特性的晶格结构。
小结
钢铁材料是人类迄今为止应用最为广泛的结构材料，由于钢铁材料在热处理过程中可以提供通过控制同素异构转变来获得无数的设计机会。这就意味着严苛的温度梯度和独特的冷却速率以及AM制造过程中固有的化学成分的不均匀性使得AM技术为获得独特显微结构的钢铁材料开辟了新的道路。此外，在AM制造过程中独特的显微组织的演变将会需要发展新的后热处理工艺制度，有可能不同于传统的制造过程所原有拥有的热处理制度。这里也依然存在一些缺陷和限制，如AM制造过程中的残余应力，较差的表面粗糙度，显微组织的不均匀性和各向异性等。一些AM制造的钢铁材料依然存在困惑，需要开展更多的研究工作。
但是，AM技术制造钢铁材料的未来是非常光明的，需要更多的工作来促进AM技术来代替传统的制造工艺以在更多的领域得到应用。也许在AM技术在制造钢铁材料的时候所取得的独特的观察结果是其独特的显微组织，这一特性在工程中采用传统的工艺是不能获得的。这就为发展AM定制钢铁材料提供了巨大的潜力，这可以充分发挥AM制造时典型的热循环的特点。
文章来源：Additive manufacturing of steels: a review of achievements and challenges，Nima Haghdadi, Majid Laleh, Maxwell Moyle & Sophie Primig ，Journal of Materials Science， volume 56, pages 64–107(2021)
参考文献：1，Kies F, Khnen P, Wilms MB, Brasche F, Pradeep KG, Schwedt A, Richter S, Weisheit A, Schleifenbaum JH, Haase C (2018) Design of high-manganese steels for additive manufacturing applications with energy-absorption functionality. Mater Des 160:1250–1264
2， Selective laser melting of H13: microstructure and residual stress，J. J. Yan, D. L. Zheng, H. X. Li, X. Jia, J. F. Sun, Y. L. Li, M. Qian & M. Yan，Journal of Materials Science volume 52, pages –(2017)
文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/zonghexinwen/2021/0523/552.html