[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

本發明公開一種高韌性低合金鋼構件的制備方法，其包括：(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；(3)在基體表面電熔形成打印層，得到構件中間品；(4)將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)。相應的，本發明還公開了一種高韌性低合金鋼。實施本發明，可制備得到低碳含量、高韌性的低合金鋼構件。

技術領域

本發明涉及電熔增材制造領域，尤其涉及一種高韌性低合金鋼構件的制備方法及高韌性低合金鋼構件。

背景技術

目前，核電、石化行業等領域的大型設備關鍵構件如壓力容器、反應釜等所用低合金高強度鋼主要通過鑄鍛技術實現，使用數百噸級大型冶煉設備冶煉、鑄成鋼錠、再通過萬噸液壓機等重型鍛造裝備鍛壓成形，并輔以最終機加工。該方法制造工序繁多、生產周期長、材料利用率低，導致構件成本高昂。且對于一些特定的場合，如大厚壁、異型部件等場合，由于鑄鍛技術固有特性，存在各種不足，如大型鍛件對于鍛壓機的鍛造能力有較高的要求，造成成本居高不下，除此，由于壁厚過大，心部往往存在未鍛透，心部質量難以保證的問題，鑄造技術，在大型鑄件，因為尺寸較大，往往存在晶粒粗大，縮孔等缺陷，內部質量也是難以保證，且鑄鍛件在后續的性能熱處理(一般是正火+回火或調質) 過程中，由于不同的冷卻速度，導致內部組織不均勻，進而影響性能的差異性，出現所謂的尺寸效應或壁厚效應。

另一方面，電熔增材制造作為一種新型的制造技術，其采用電弧熱熔化金屬絲材，通過小熔池、微冶金、快速凝固技術，按線-面-體路徑逐層堆積出具有一定形狀、尺寸，并賦有一定機械性能金屬構件。其成本較低，且宏觀均勻，不同厚度，不同位置的均勻性較高，且焊接性能優良。在大型構件制造裝備方面，避免了大型冶煉設備，鍛壓設備的投入，減低的構件的制造成本，且該技術屬于柔性制造，通過數字模型規劃路徑，近凈成形，無需實體模具，并減少了后續加工量，提高材料構件的完整度，故在質量、經濟性等方面均有較大的優勢，因此逐漸被利用在大型構件的制備過程之中。然而，現有的電熔增材制造技術成熟度相對較低，且關于電熔增材制造對于大型構件韌性研究的影響較少。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種高韌性低合金鋼構件的制備方法，其制備得到的構件具有良好的綜合力學性能。

本發明還要解決的技術問題在于，提供一種高韌性低合金鋼構件。

為了解決上述問題，本發明公開了一種高韌性低合金鋼構件的制備方法，其包括：

(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)。

作為上述技術方案的改進，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；