Understanding the effect of process-induced porosity on the localized corrosion 316L stainless steel manufactured by laser powder bed fusion

Abstract

The wide adoption of Laser Powder Bed Fusion (LPBF) in additive manufacturing has led to the need for a comprehensive understanding of the corrosion behavior of LPBF-fabricated components [1]. This thesis focuses on the pitting corrosion behavior of 316L stainless steel, emphasizing the influence of process-induced porosity. The impact of various defects on pitting corrosion behavior was explored through a series of experimental investigations using cyclic potentiodynamic polarization in a 0.6M NaCl solution. The study revealed that LPBF 316L SS exhibited superior pitting resistance compared to its wrought counterpart [2]–[7], even in the presence of manufacturing defects. Interestingly, despite their larger size and open porosity, gas voids were not the preferred sites for pitting propagation. The presence of these voids did not accelerate the accumulation of metal cations, thus diminishing their impact on pitting corrosion. Instead, other defect types, such as lack of fusion (LOF) porous and microcracks, demonstrated a preference for pitting initiation and propagation. However, the size of LOF did not significantly affect the pitting resistance, suggesting other factors play a more substantial role. Notably, the presence of multiple defects significantly decreased the pitting potentials. Further research is needed to explore this underlying mechanism. These findings provide valuable insights into the behavior of different defects and their role in pitting corrosion, contributing to developing strategies for enhancing the corrosion resistance of LPBF-fabricated components.

La amplia adopción de la Fusión de Polvo con Láser de polvo (LPBF) en la fabricación aditiva ha llevado a la necesidad de comprender de manera integral el comportamiento de corrosión de componentes fabricados mediante LPBF. Esta tesis se centra en el comportamiento de corrosión por picadura del acero inoxidable 316L, haciendo hincapié en la influencia de la porosidad inducida por el proceso. Se exploró el impacto de varios defectos en el comportamiento de corrosión por picadura a través de una serie de investigaciones experimentales utilizando la polarización potenciodinámica cíclica en una solución de NaCl al 0.6 M. El estudio reveló que el acero inoxidable 316L fabricado mediante LPBF mostró una resistencia superior a la corrosión por picadura en comparación con su contraparte trabajada, incluso en presencia de defectos de fabricación. Curiosamente, a pesar de su mayor tamaño y porosidad abierta, las cavidades de gas no fueron los sitios preferidos para la propagación de la corrosión por picadura. La presencia de estas cavidades no aceleró la acumulación de cationes metálicos, disminuyendo así su impacto en la corrosión por picadura. En cambio, otros tipos de defectos, como la falta de fusión (LOF) y las microgrietas porosas, demostraron preferir la iniciación y propagación de la corrosión por picadura. Sin embargo, el tamaño de LOF no afectó significativamente la resistencia a la corrosión por picadura, lo que sugiere que otros factores desempeñan un papel más sustancial. Se necesita una investigación adicional para explorar este mecanismo subyacente.