一种提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法，包括以下步骤：步骤一：制备3D打印的奥氏体不锈钢材料；步骤二：在特定温度范围进行固溶处理一定时间：步骤三：以一定冷却速度进行快速冷却处理。根据本发明专利技术，解决现有技术中3D打印中产生的δ铁素体、σ析出相、沿晶碳化物、较大的残余应力等对组织性能的不利，发展消除或减弱这些不利影响因素的手段方法，提高3D打印制备后，材料的韧性和硬度等。性和硬度等。性和硬度等。

【技术实现步骤摘要】
一种提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法


[0001]本专利技术及金属材料加工的
，特别涉及一种提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法。

技术介绍

[0002]近年来，3D打印技术作为快速成型技术之一，在制备和生产复杂结构件方面具有突出优势。在打印过程中通过逐层打印的方式构造所需形状的结构件，不仅有效降低了生产复杂结构件的难度，而且还能保证复杂结构件的精度。
[0003]3D打印成型过程中不断的反复加热冷却，材料会不可避免的在敏化温度区间暴露较长时间，超过固溶极限的碳不能存在于奥氏体晶粒内，便会沿晶界析出，与周围的铬形成稳定的Cr
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C6碳化物，造成晶界贫铬区。另外，由于铁素体相的生成，会进一步降低基体中碳的溶解度，因为铁素体的溶碳能力更低于奥氏体，由此鉴于3D打印成型的特殊性，适用于传统加工的热处理工艺将不能直接用于3D打印构件。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术的目的是提供一种提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法，解决现有技术中3D打印中产生的δ铁素体、σ析出相、沿晶碳化物、较大的残余应力等对组织性能的不利，发展消除或减弱这些不利影响因素的手段方法，提高3D打印制备后，材料的韧性和硬度等。为了实现根据本专利技术的上述目的和其他优点，提供了一种提高3D 打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法，该方法包括以下步骤：
[0005]步骤一：制备3D打印的奥氏体不锈钢材料；
[0006]步骤二：在特定温度范围进行固溶处理一定时间：
[0007]步骤三：以一定冷却速度进行快速冷却处理；
[0008]优选的，所述3D打印奥氏体不锈钢材料包括304/304L不锈钢、316/316L 不锈钢或321不锈钢。
[0009]优选的，所述固溶处理的温度范围为1000-1150℃。
[0010]优选的，所述固溶时间范围为20-60分钟。
[0011]优选的，所述快速冷却处理的冷却速度为500-1000℃/s。
[0012]优选的，所述冷却处理介质为冷却水。
[0013]本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：
[0014](Ⅰ)本专利技术的方法克服了传统3D打印奥氏体不锈钢的组织缺陷与不足，保温时间短，保留了细晶组织。
[0015](Ⅱ)本专利技术的方法有效地去除了3D打印材料中残余应力，获得了去应力的3D打印细晶组织。
[0016](Ⅲ)本专利技术采用了较短的固溶时间和快速的冷却速度，处理时间短、效率高。
[0017](Ⅳ)本专利技术制备的3D打印材料有效地消除了打印过程中无法避免的有害析出相。
[0018](V)本方法获得的材料同时具有高强度、高塑性、高冲击韧性，综合性能优异。
附图说明
[0019]图1为根据本专利技术的提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法的材料微观硬度随不同热处理工艺的分布图；
[0020]图2为根据本专利技术的提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法的平行于打印方向沉积态304L不锈钢的金相形貌图；
[0021]图3为根据本专利技术的提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法的垂直于打印方向沉积态304L不锈钢的晶粒组织及析出相分布图；
[0022]图4为根据本专利技术的提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法的平行于打印方向固溶态304L不锈钢的金相形貌图；
[0023]图5为根据本专利技术的提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法的垂直于打印方向固溶态304L不锈钢的晶粒组织及析出相分布图；
[0024]图6为根据本专利技术的提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法的参数打印的不锈钢沉积态及固溶热处理之后的力学性能检测图；
[0025]图7为根据本专利技术的提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法的晶间腐蚀试验的固溶处理后试样的沿晶腐蚀图；
[0026]图8为根据本专利技术的提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法的晶间腐蚀试验沉积态样品的沿晶腐蚀图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]提供了一种提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法，该方法包括以下步骤：
[0029]步骤一：制备3D打印的奥氏体不锈钢材料；
[0030]步骤二：在特定温度范围进行固溶处理一定时间：
[0031]步骤三：以一定冷却速度进行快速冷却处理；
[0032]进一步的，在步骤一中制备的3D打印奥氏体不锈钢材料，包括304/304L 不锈钢、316/316L不锈钢，321不锈钢。
[0033]进一步的，在步骤二中固溶处理的温度范围为1000-1150℃，奥氏体不锈钢中碳化物和σ相的分解、固溶是随加热温度的升高而增加的。850℃左右碳化物即开始分解、固溶。提高加热温度，可减少保温时间。0Cr18Ni9奥氏体不锈钢生产中，固溶温度采用1050℃、保温10min左右是最适宜的。含钼的奥氏体不锈钢中，因钼会降低固溶扩散速度，温度可适当提高，或延长保温时间。含稳定化元素的奥氏体不锈钢，固溶温度可适当降低至1000℃左右。本申请中针对的是奥氏体不锈钢粉末，3D打印后的工件一般结构复杂、尺寸精密、晶粒
细小，为了避免低温长时间保温导致的晶粒长大和变形等问题，因此采用1000-1150℃作为固溶温度。
[0034]进一步的，在步骤二中固溶时间范围为20-60分钟，保温时间一般取决于构件厚度或直径，推荐1-2分钟/毫米，充分的保温时间能够保证碳化物和σ相的重新溶解，但保温时间太长又会导致晶粒长大粗化。考虑到工件的尺寸和截面厚度，建议选择20-60分钟保温时间段，比热处理效果较好。
[0035]进一步的，在步骤三中的快速冷却处理的冷却速度为500-1000℃/s，冷却时，如冷却速度不足，则已固溶于奥氏体中的合金碳化物或σ相还可能析出，因此冷却速度很重要。理论上说，冷却速度越快越好，但在实际生产中会产生零件变形及残余应力的问题。根据经验，对含碳量小于等于0.08％，但有效尺寸大于3mm的奥氏体不锈钢，应采用水冷。对含碳量小于等于 0.08％，但有效尺寸小于3mm的奥氏体不锈钢，可用风冷。有效尺寸小于 0.5mm的薄板件，可用空冷。针对该3D打印奥氏体不锈钢，选择水冷快速冷却方法，冷却速度控制在500-1000℃/s。
[0036]进一步的，在步骤三中的冷却处理介质为冷却水。
[0037]实施例1：
[0038]3D打印了一批奥氏体不锈钢304L不锈钢样品。试验参数见表2中的实施例,编号：1050C20minAC。试验样品均为本专利技术申请单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一：制备3D打印的奥氏体不锈钢材料；步骤二：在特定温度范围进行固溶处理一定时间；步骤三：以一定冷却速度进行快速冷却处理。2.如权利要求项1所述的提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法，其特征在于，所述奥氏体不锈钢材料包括304/304L不锈钢、316/316L不锈钢或321不锈钢。3.如权利要求项1所述的提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯娟，黄爱军，赵建光，谭磊，陈卓尔，张恺，杨义，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：