[發明專利]用于增材制造的高溫耐磨耐腐蝕鋼粉末及增材制造方法

有效

• 申請號: 201610512900.3
• 申請日: 2016-07-01
• 公開（公告）號: CN105886923B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 熊嘉鋒;趙曉明
• 申請（專利權）人: 西安鉑力特增材技術股份有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/02;C22C38/18;C22C38/08;C22C38/12;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;B22F3/105;B22F1/00;B33Y10/00;B33Y70/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，具體涉及一種用于增材制造的高溫耐磨耐腐蝕鋼粉末，還涉及使用該粉末材料的增材制造方法。

背景技術

高溫耐磨耐腐蝕鋼屬于常用黑色金屬材料，具有優良的物理、化學和力學性能，廣泛應用于建筑、醫療、國防軍事和模具等領域。傳統的高溫耐磨耐腐蝕鋼零件加工方法主要是機械加工，屬于典型的減材制造過程，零件制備周期長，材料利用率低，特別是其具有高硬度高強度，傳統加工方法加工難度較大，這極大地限制了高溫耐磨耐腐蝕鋼的發展和應用。

隨著工業的不斷進步，以增材制造技術為標志的成形方法可有效地解決上述難題。增材制造技術集成了激光、精密傳動和CAD/CAM等技術，利用精細的激光聚焦光斑，熔覆金屬粉末，逐層疊加制造，從而獲得幾乎任何形狀、具有完全冶金結合的金屬零件，其致密度幾乎可達100％，且制造成本不取決于零件的復雜性，而是取決于零件的體積和成形方向，這對于成形一些個性化、成形精度要求高、熔點高、難加工的高溫耐磨耐腐蝕鋼零件具有很大的優勢。

目前，用于增材制造的高溫耐磨耐腐蝕鋼主要有316L、H13和17-4PH等，幾乎沒有一種鋼同時具備耐磨損、耐沖擊、高硬度和抗熱疲勞特性。

發明內容

本發明提供了一種用于增材制造的同時具備耐磨損、耐沖擊、高硬度、抗熱疲勞特性的高溫耐磨耐腐蝕鋼粉末。

本發明的另一目的是提供使用上述鋼粉末的增材制造方法。

本發明所采用的技術方案是，一種用于增材制造的高溫耐磨耐腐蝕鋼粉末，該鋼粉末包含以下質量百分比含量的元素：C 0.1～0.3％Wt.，Mn 1.0～1.5％Wt.，Si 0.2～0.6％Wt.，Cr 5～9％Wt.，Ni 2.0～6.0％Wt.，Mo 1.0～1.5％Wt.，V 0.2～0.4％Wt.，Nb 0.3～0.7％Wt.，余量為Fe，以上各元素的質量百分比總和為100％。

優選地，鋼粉末粒度為15～53μm，純度≥99.99％。

優選地，鋼粉末通過旋轉電極法制備得到。

本發明所采用的另一個技術方案是，使用上述鋼粉末的增材制造方法，包括以下步驟：

步驟1、材料準備：

將上述鋼粉末和鋼基材裝入SLM設備；

步驟2、剖分處理：

用剖分軟件將待制造零件的連續三維數模進行分層切片離散處理，獲得各層切片，并根據切片輪廓數據設計激光工藝參數為：輸出功率200～400W，光斑直徑0.06～0.1mm，掃描速度960～1500mm/s，道間距0.06～1.2mm；然后將剖分好的程序導入到SLM設備中。

步驟3、充保護氣體：

在SLM設備中充入保護氣體，使成形倉內氧含量低于0.1％。

步驟4、逐層打印：

運行設備，待基材預熱到設定溫度后，設備按照零件單層預定軌跡逐層打印，最終得到所需形狀的零件。

優選地，步驟1中粉末裝入SLM設備前，將所述鋼粉末在120℃的烘干廂中烘干4h。

優選地，步驟1中粉末粒度為15～53μm，純度≥99.99％。

優選地，步驟2中離散的切片厚度為0.03～0.05mm。

優選地，步驟3中保護氣體為純度≥99.99％的高純氬氣。

本發明的有益效果是，本發明的鋼粉末以Cr、Ni、Mo、V、Nb作為鋼材料的強化元素，由該粉末通過增材制造技術制成的金屬零件與相同工藝下傳統鋼粉末制得的金屬零件相比，具有更好的高溫耐磨損性能，且具有顯著的耐熱疲勞、高溫狀態下硬度較高和回火穩定性好的特點。

附圖說明

圖1是本發明實施例1腐蝕性能測試的金相圖，其中(a)為腐蝕前，(b)為20次水淬后，(c)為30次水淬后；

圖2是本發明實施例2腐蝕性能測試的金相圖，其中(a)為腐蝕前，(b)為20次水淬后，(c)為30次水淬后；

圖3是本發明實施例3腐蝕性能測試的金相圖，其中(a)為腐蝕前，(b)為20次水淬后，(c)為30次水淬后；

圖4是本發明對比例腐蝕性能測試的金相圖，其中(a)為腐蝕前，(b)為20次水淬后，(c)為30次水淬后。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明，但本發明并不限于這些實施方式。

本發明用于增材制造的高溫耐磨耐腐蝕鋼粉末，該鋼粉末中各元素的質量百分比含量為：