Effect of heat treatment on corrosion performance of additive manufactured 316L produced by various techniques

This study investigates the effect of heat treatment on the microstructure, mechanical properties, and corrosion resistance of 316L stainless steel fabricated using two different additive manufacturing techniques: Laser Powder Bed Fusion (LPBF) and Binder Jetting (BJ). The research demonstrates that heat treatment plays a crucial role in refining the microstructure and improving the performance of both manufacturing methods, although their responses to thermal processing differ. As-built LPBF samples exhibit a fine columnar grain structure, while BJ samples have a more porous and coarser microstructure due to the sintering process. Heat treatment leads to grain coarsening and the transformation of δ-ferrite into an austenitic structure, particularly at higher temperatures. Mechanical tests show a decrease in hardness with increasing temperature, especially in LPBF samples, while BJ specimens demonstrate improved densification and mechanical stability after sintering and thermal treatment. Corrosion resistance is significantly enhanced in both cases, as heat treatment stabilizes the passive layer, reducing defect density and improving electrochemical performance. Electrochemical analyses confirm that higher treatment temperatures contribute to better passivation behavior and higher resistance to localized corrosion, especially for LPBF samples. Future studies should explore alternative post-processing strategies, such as optimized sintering parameters for BJ samples an heat treatments for LPBF samples, to further enhance their properties. This research confirms that heat treatment is a fundamental step in optimizing the properties of 316L stainless steel produced by additive manufacturing, making it more suitable for industrial and biomedical applications.

Questo studio analizza l’effetto del trattamento termico sulla microstruttura, sulle proprietà meccaniche e sulla resistenza alla corrosione dell’acciaio inossidabile 316L prodotto tramite due diverse tecniche di manifattura additiva: la fusione laser con polvere (LPBF) e il Binder Jetting (BJ). La ricerca dimostra che il trattamento termico svolge un ruolo chiave nel raffinamento della microstruttura e nel miglioramento delle prestazioni di entrambi i processi, sebbene la loro risposta al trattamento sia differente. I campioni LPBF nello stato as-built presentano una microstruttura fine con grani colonnari, mentre i campioni BJ risultano più porosi e con una microstruttura più grossolana a causa del processo di sinterizzazione. Il trattamento termico porta a un ingrossamento dei grani e alla trasformazione della δ-ferrite in struttura austenitica, soprattutto a temperature più elevate. I test meccanici evidenziano una riduzione della durezza con l’aumento della temperatura, particolarmente nei campioni LPBF, mentre i campioni BJ mostrano un miglioramento della densificazione e della stabilità meccanica dopo la sinterizzazione e il trattamento termico. Anche la resistenza alla corrosione migliora significativamente in entrambi i casi, poiché il trattamento termico stabilizza lo strato passivo, riducendo la densità dei difetti e migliorando le prestazioni elettrochimiche. Le analisi confermano che temperature di trattamento più elevate favoriscono un comportamento di passivazione migliore e una maggiore resistenza alla corrosione localizzata, soprattutto nei campioni LPBF. Studi futuri dovrebbero esplorare strategie di post-processing alternative, come parametri di sinterizzazione ottimizzati per i campioni BJ e trattamenti termici per i campioni LPBF, per migliorare ulteriormente le proprietà finali. Questa ricerca conferma che il trattamento termico è un passaggio essenziale per ottimizzare le proprietà dell’acciaio 316L prodotto tramite manifattura additiva, rendendolo più adatto per applicazioni industriali e biomedicali.