[發明專利]一種用于增材制造的鐵基合金粉末及其應用、增材制造的超高強鋼

有效

• 申請號: 202110755596.6
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113462992B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李鑄國;熊智慧;馮凱;馮珂
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;宜賓上交大新材料研究中心
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/46;C22C38/44;C22C38/04;C22C38/02;B22F1/065;B22F10/34;B22F10/28;B33Y70/00;B33Y10/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 陳露

本發明涉及增材制造用金屬材料領域，具體而言，涉及一種用于增材制造的鐵基合金粉末及其應用、增材制造的超高強鋼。所述用于增材制造的鐵基合金粉末的化學成分按質量百分比計為：C：0.2％?0.5％、Ni：2.0％?10.0％、Mn：0.2％?2.5％、Si：0.2％?1.5％、Cr：0.5％?1.5％、Mo：0.1％?1.2％、V：0.1％?1.2％，余量為Fe。該鐵基合金粉末成本低廉，采用該鐵基合金粉末經增材制造制備成的超高強鋼具有優異的塑性及沖擊韌性，無裂紋產生，解決了超高強鋼打印易開裂、塑性及韌性差的問題。

技術領域

本發明涉及增材制造用金屬材料領域，具體而言，涉及一種用于增材制造的鐵基合金粉末及其應用、增材制造的超高強鋼。

背景技術

隨著增材制造技術的發展，特別是選擇性激光熔化增材制造技術，其采用層層鋪粉選擇性激光熔化，計算機輔助設計，可以成形復雜零部件，且其高快加熱冷卻可以細化所成型材料組織，進而獲得性能優于傳統方法制造的材料性能。近年來，選擇性激光熔化增材制造技術被廣泛應用于奧氏體不銹鋼及馬氏體鋼的生產制造。

然而，用增材制造生產的奧氏體不銹鋼雖然其延伸率較高，但是強度級別較低(600MPa左右)，限制了其應用。人們為了獲得增材制造高強鋼，采用增材制造馬氏體鋼，例如18Ni300馬氏體鋼，其直接打印態強度達到1200MPa，為了獲得更高強度必須通過后續的長時間的時效熱處理，通過析出強化來提高其強度，但是析出物對塑韌性惡化較嚴重。如增材制造18Ni300馬氏體鋼在經過時效熱處理后強度達到2000MPa左右，但是延伸率惡化嚴重只有2％左右。而直接打印超高強度馬氏體鋼(如M2、H13工具鋼)由于增材制造高快冷速特點易導致較大的殘余應力，應力集中致使在制備過程中會產生裂紋開裂問題，限制了增材制造超高強鋼的應用及發展。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種用于增材制造的鐵基合金粉末，該鐵基合金粉末成本低，采用這種鐵基合金粉末制備成的超高強鋼在具有超高強的同時，還無裂紋產生，具有優異的塑性及沖擊韌性，解決了超高強鋼打印易開裂、塑性及韌性差的問題。

本發明的第二目的在于提供一種增材制造的超高強鋼，由所述的鐵基合金粉末制成，這種超高強鋼與馬氏體時效鋼相比，具有無需后續熱處理的優點；與M2工具鋼相比，具有打印過程中不易開裂的優點。這種無裂紋的超高強鋼，抗拉強度高達1900MPa，延伸率高達12.5％，室溫下V型缺口夏比沖擊高達33.5J/cm²。

本發明的第三目的在于提供所述的鐵基合金粉末的應用，應用范圍比較廣，可以廣泛應用于增材制造技術，具有成本低、無裂紋、塑性及沖擊韌性高的優點。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種用于增材制造的鐵基合金粉末，所述鐵基合金粉末的化學成分按質量百分比計為：C：0.2％-0.5％、Ni：2.0％-10.0％、Mn：0.2％-2.5％、Si：0.2％-1.5％、Cr：0.5％-1.5％、Mo：0.1％-1.2％、V：0.1％-1.2％，余量為Fe。