[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)高韌低合金鋼絲材及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110018241.9
• 申請(qǐng)日: 2021-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN112853216A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張大越;劉旭明;王軍生;張巖;張建;李彬周;張棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鞍鋼集團(tuán)北京研究院有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/02
• 分類號(hào): C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;B33Y70/00;B33Y10/00;C21D1/26;C21D9/52;B21C37/04
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 杜德海

本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)高韌低合金鋼絲材，其包括C:0.03～0.09，Si:0.1～0.5，Mn:0.9～1.5，Mo:0.5～0.9，Ni:2.2～2.8，Cr:0.3～0.7，P≤0.01，S≤0.01，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，以質(zhì)量百分含量計(jì)。本發(fā)明還公開了該絲材的制備方法，包括a將設(shè)計(jì)配比的原料進(jìn)行真空熔煉，得到鑄錠；b將鑄錠進(jìn)行鍛造，得到棒材；c將棒材進(jìn)行軋制，得到盤條；d將盤條進(jìn)行退火處理，之后進(jìn)行絲材拉拔，得到絲材。本發(fā)明的高強(qiáng)高韌低合金鋼絲材能夠適應(yīng)激光增材制造中的惰性氣體環(huán)境、無需專門脫氧除渣、可連續(xù)工作，同時(shí)不需要鍍銅，綠色環(huán)保。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于絲材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)高韌低合金鋼絲材，特別地，還涉及高強(qiáng)高韌低合金鋼絲材的制備方法，進(jìn)一步地，還涉及該高強(qiáng)高韌低合金鋼絲材在激光增材制造中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

船舶與海洋工程領(lǐng)域重大裝備的金屬構(gòu)件具有尺寸大、批量小、成本高和制造難度大等特點(diǎn)。高強(qiáng)度鋼因其高強(qiáng)高韌的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于船舶與海洋工程、車輛等領(lǐng)域。激光增材制造是一種兼顧精確成形和高性能需求的一體化制造技術(shù),是激光加工和電弧焊絲材的復(fù)合技術(shù)，為鋼構(gòu)件的高質(zhì)量快速制造提供了新思路,新方法。

激光增材制造可以降低貴重資源的消耗，實(shí)現(xiàn)稀缺材料和其它資源的高效利用。激光增材制造技術(shù)為大型結(jié)構(gòu)件的低成本、短周期成型提供了一種新的途徑。與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)；1)節(jié)約材料，無需或僅需少量后續(xù)加工，實(shí)現(xiàn)了“凈成型”或“近凈成型”；2)無需大型鍛壓設(shè)備和模具、專用夾具；3)可以制造形狀復(fù)雜、難加工零件；4)個(gè)性化設(shè)計(jì)，柔性化生產(chǎn)；5)縮短了從設(shè)計(jì)到制造的時(shí)間，降低制造成本和風(fēng)險(xiǎn)；6)可以用于零件的修復(fù)。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)件，采用送絲式增材制造方式具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：材料利用率高，幾乎可以達(dá)到100％，生產(chǎn)過程中沒有粉塵污染，對(duì)設(shè)備的要求比較低，對(duì)于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)件更加具有經(jīng)濟(jì)性。

金屬絲材是增材制造的重要新材料，它決定了金屬構(gòu)件的性能，但目前尚未有針對(duì)激光熔絲開發(fā)的專用絲材。傳統(tǒng)的絲材研究，即鋼材配套焊材，是基于鋼材母材成分為滿足工況根據(jù)成分、工藝而進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于激光熔絲增材制造技術(shù)，現(xiàn)有的絲材并不能滿足需求。

因此，需要研制一種高強(qiáng)高韌低合金鋼絲材，能夠適用于激光熔絲增材制造技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是基于發(fā)明人對(duì)以下事實(shí)和問題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)做出的：現(xiàn)有的絲材無法滿足激光增材制造的需求，原因主要為：1、激光熔絲工藝為全惰性氣體保護(hù)，不同于使用活性氣體(一般是指2％O₂或5％CO₂+Ar)GMAW工藝，激光冶金過程中不需要專門或額外的脫氧，也即現(xiàn)有的鋼絲材的成分不能滿足激光增材制造的要求；2、激光增材制造是三維尺度上的加工，不同于表面堆焊(可近似為二維平面)或平板對(duì)接(可近似為一維)，不存在母材對(duì)于增材部分的稀釋作用，同時(shí)，冷卻條件的改變使得增材部分經(jīng)歷的熱循環(huán)發(fā)生很大變化。

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明第一個(gè)方面的實(shí)施例提出一種高強(qiáng)高韌低合金鋼絲材，能夠適應(yīng)激光增材制造中的惰性氣體環(huán)境、無需專門脫氧除渣、可連續(xù)工作，同時(shí)不需要鍍銅，綠色環(huán)保。

根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面實(shí)施例的一種高強(qiáng)高韌低合金鋼絲材，其成分包括C:0.03～0.09，Si:0.1～0.5，Mn:0.9～1.5，Mo:0.5～0.9，Ni:2.2～2.8，Cr:0.3～0.7，P≤0.01，S≤0.01，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，以質(zhì)量百分含量計(jì)。