[發明專利]高韌性低合金鋼構件的制備方法及高韌性低合金鋼構件

有效

• 申請號: 202110056011.1
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112792433B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 嚴連菊;于海波;汪義玲;盧迪;謝春梅
• 申請（專利權）人: 南方增材科技有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/095;B23K35/24;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 胡楓;李素蘭

1.一種高韌性低合金鋼構件的制備方法，其特征在于，包括：

(1)根據目標高韌性低合金鋼構件的化學成分選定打印原絲、輔料和基體；

(2)搭建電熔制造平臺，所述電熔制造平臺包括打印平臺、電源、電熔頭、熔池氣氛保護機構、送絲機構、溫度控制機構和控制機構；

(3)將基體加載至打印平臺上，將電熔頭與基體連接至電源，成形時打印原絲經由輸送機構和電熔頭送至基體表面，在顆粒狀輔料的堆積保護下，打印原絲與基體之間產生電弧，打印原絲在電弧熱、電阻熱、電渣熱三種復合熱源作用下熔化，在基體表面形成小熔池，輔料熔融并形成保護腔，以保護液體金屬熔池；持續輸送打印原絲與輔料，根據目標構件的分層切片及路徑規劃數據，采用計算機程序控制電熔頭與基體的相對移動，實現熔池的移動，進而實現前序熔池液體金屬的冷卻，凝固，最終在所述基體上逐道次、逐層堆積形成打印層，即得到構件中間品；

(4)將所述構件中間品進行熱處理，即得到高韌性低合金鋼構件成品；

其中，所述打印原絲中碳含量：目標高韌性低合金鋼構件中碳含量＝1：(1.5～2.4)；

所述打印層中設有多個由不同道次沉積所形成的扇形狀網格結構，所述網格結構的邊緣為等軸晶組織，中心為枝晶組織，所述等軸晶組織的晶粒度≥8級，其在網格結構的截面積中占比為30～40％。

2.如權利要求1所述的高韌性低合金鋼構件的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，打印原絲的碳含量與目標高韌性低合金鋼構件的碳含量符合下述關系：

w_c＝p_c+kp_c；

其中，w_c為打印原絲的碳含量，p_c為目標高韌性低合金鋼構件的碳含量；k為熱損耗系數，其取值為：

當打印原絲的輸入能量為20～22kJ/cm時，k為1.2～1.4；

當打印原絲的輸入能量為18～20kJ/cm時，k為0.9～1.1；

當打印原絲的輸入能量為16～18kJ/cm時，k為0.7～0.8；

當打印原絲的輸入能量為12～16kJ/cm時，k為0.5～0.6。

3.如權利要求1所述的高韌性低合金鋼構件的制備方法，其特征在于，所述輔料中含有1～3wt％的MnO，其粒徑為0.25～0.5mm。

4.如權利要求1所述的高韌性低合金鋼構件的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，在不同道次電熔沉積過程中，控制相鄰道次之間的搭接量為1/2～2/3的單道次沉積寬度，并控制不同道次間行走軌跡為Z字形；

在不同層電熔沉積過程中，控制相鄰層之間的層間錯位為1/2～2/3的單道次沉積寬度，并控制層間行走軌跡為Z字形。

5.如權利要求3所述的高韌性低合金鋼構件的制備方法，其特征在于，每道次沉積的寬度為18～22mm，熔深為7～10mm，單層沉積的有效厚度≤3mm；

所述網格結構的最大高度為2～3mm，寬度為8～10mm。

6.如權利要求1所述的高韌性低合金鋼構件的制備方法，其特征在于，所述電熔頭前方50～100mm處溫度為100～200℃，溫度波動≤±15℃；

所述電熔頭后方100～200mm處溫度為100～300℃。

7.如權利要求1所述的高韌性低合金鋼構件的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，熱處理溫度≤720℃，熱處理次數為1～2次。

8.如權利要求1所述的高韌性低合金鋼構件的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，電熔電流為200～700A，電壓為25～35V，電熔頭相對于基體的移動速度為400～800mm/min。

9.一種高韌性低合金鋼構件，其特征在于，其由權利要求1～8任一項所述的高韌性低合金鋼構件的制備方法制備而得。