Die laserbasierte Additive Fertigung (AM) von Metallen im Pulverbett (PBF/LB-M) ermöglicht eine ressourcen- und zeiteffiziente Fertigung von komplexen, mit herkömmlichen Verfahren nicht herstellbaren Bauteilen. Bei eisenbasierten Legierungen wird insbesondere der austenitische Stahl X2CrNiMo17-12-2 (1.4404, AISI 316L) aufgrund seiner sehr guten Schweißbarkeit verwendet. Während z.B. die Korrosionsbeständigkeit des Stahls hervorragend ist, sind die mechanischen Eigenschaften im Vergleich mit anderen Stählen als gering einzustufen.
Um die Festigkeit des Stahls zu steigern, wurde der N-Gehalt mithilfe eines Nitrierprozesses des Ausgangspulvers und durch Mischung des Ausgangspulvers mit dem aufgestickten Pulver ein Stickstoffgehalt von ca. 0,17 Gew.-% eingestellt, bei dem im Vorhinein auf Basis thermodynamischer Berechnungen ein Ausbleiben des Ausgasens während der Fertigung vermutet wurde. Anschließend wurden Proben zur mechanischen Charakterisierung gefertigt, um das Ermüdungsverhalten zu untersuchen.
Durch den eingestellten Stickstoffgehalt wurde die N-Löslichkeit im schmelzflüssigen Zustand und Feststoffstoff nicht überschritten und somit eine erkennbare Bildung von Gasporen verhindert. Verglichen mit dem PBF-LB-prozessierten Ausgangsmaterial weist der 316L+N sowohl eine höhere Härte von 245 HV10 zu 214 HV10 als auch eine höhere Zugfestigkeit von 721 MPa zu 653 MPa auf. Die Ergebnisse der Ermüdungsversuche bestätigen den positiven Einfluss des erhöhten N-Gehalts zusätzlich. Bruchauslösend sind für beide Legierungen maßgeblich Anbindungsfehler, wobei die Lebensdauer des 316L+N insbesondere bei hoher zyklischer Last signifikant gesteigert werden kann. In Verbindung mit fraktografischen Aufnahmen kann auf eine höhere Defekttoleranz geschlossen werden.