【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造低合金钢，具体是涉及一种制备24crnimo合金钢的方法。
技术介绍
1、24crnimo钢是一种高强度低合金钢，它具有较高的极限抗拉强度、良好的断裂韧性和热稳定性，被广泛用作制动盘原材料。目前高速列车的制动盘主要采用铸造和锻造两种成形方法。
2、电子束选区熔化技术(elecron beam selectve melting)属于电子束增材制造技术的一种，通过电子束扫描、熔化粉末材料，逐层沉积制造三维金属零件，能量密度高，材料适用范围广。制造过程属于真空环境，扫描速度快是激光的4-5倍，预热温度可达1100℃，成形零件具有较小的残余应力的特点，已在航天航空、生物医疗等领域应用成功。
3、目前电子束选区熔化技术已经实现了轻质金属材料、中熵合金、ti-al高温合金、难熔难焊金属材料等难成形金属材料的成形。sebm具有的高预热温度，长时间的构建下会产生去应力退火，成型件与slm相比具有较低的残余应力。使用适当的工艺参数，金属和合金的致密度可达到近100％。在sebm生产的h13工具钢中通过显微结构分析，几乎没有孔隙率，组织为马氏体具有较高的硬度。sebm制造的ti-6al-4v钛基合金，在合适的工艺参数下与最好的钛锻造产品相当的强度和伸长率。因此相对于传统铸造和锻造制动盘，电子束选区熔化的方式，可作为一种新的制造方式用来成形24crnimo合金钢用来制造制动盘。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种制备24crnimo合
2、本专利技术的技术方案是：一种制备24crnimo合金钢的方法，包括以下步骤：
3、s1、24crnimo合金钢粉末的制备和打印前预处理：
4、采用气雾化法制备粒径为50～120μm的24crnimo合金钢粉末，所述24crnimo合金钢粉末的原料按质量百分比计为：c：0.20～0.25％、cr：0.95～1.2％、ni：0.95～1.25％、si：0.2～0.4％、mo：0.4～0.8％、mn：0.6～1.2％、余量为fe元素；
5、再将24crnimo合金钢粉末烘干处理；
6、s2、构建电子束选区熔化，成形24crnimo合金钢的三维模型：
7、依次构建三维加工平台、加工零件，所述加工零件的尺寸为x＝15mm、y＝15mm、z＝10mm，对所述加工零件进行三维模型的切片处理得到数据，将所述数据进行路径规划形成stl格式文件，再将stl格式文件导入电子束选区熔化设备中；
8、s3、电子束选区熔化打印24crnimo合金钢：
9、根据stl格式文件设置电子束选区熔化设备的打印工艺参数，并对电子束选区熔化设备中的成型仓进行基板调平和粉末填充；对电子束选区熔化设备的粉床腔室进行抽真空处理，当真空度达到7.5×10-1后充入保护气，充2～3min，再开启高压电源至60kv，待高压稳定后进行电子束对中；
10、再开启基板预热，并调整电流和扫描速度，基板预热完成后，进行粉床预热，粉床预热完成后开始打印，得到24crnimo合金钢。
11、进一步地，步骤s1中，采用气雾化法制备24crnimo合金钢粉末的步骤如下：
12、s1-1：将24crnimo合金钢的原料按配比加入电磁感应炉进行熔炼，熔炼温度为1600～1650℃，熔炼时间为55～65min，采用氩气保护，熔炼完成得到金属液；
13、s1-2：将所述金属液接在雾化喷嘴上，使其以7～9kg/min的速度流出，与雾化喷嘴处的高速气流相遇，所述高速气流的气压为3.5～4.5mpa，得到合金粉末；
14、s1-3：将所述合金粉末过筛得到24crnimo合金钢粉末，放入115～125℃的干燥箱干燥备用。
15、说明：气雾化制粉技术所制备的粉末具有球形度高，流动性好，o、n、h含量低等优势，粉末粒度分布可调控范围大等优点。
16、进一步地，步骤s1中，所述烘干处理为持续烘干，持续烘干的温度为60～80℃，时间为20～40min。
17、说明：烘干温度越高，容易导致物品表面过于干燥而内部仍然潮湿，使得烘干不均匀，这种情况下，就会导致加长烘干时间；烘干温度过低，会导致材料水分过多，而影响后续成形效果。
18、进一步地，步骤s3中，所述打印工艺参数为：功率电流为6～16ma，扫描速度为3.5～6.5m/s，取粉量为0.09～0.12mm，预铺粉厚度为50μm，束斑离焦量为-0.500v，束斑尺寸为0.100mm。
19、说明：通过调整上述打印工艺参数而调整对零件的成形精度。
20、进一步地，步骤s3中，抽真空处理时，真空泵的转速为60000r/min，电子枪分子泵的转速为72000r/min。
21、说明：当真空泵转速过大时，可能会造成磨损和过早的零件故障；高速旋转可能引起机械损伤或过热，导致泵的寿命缩短；当真空泵转速过小时，可能无法达到所需的真空度或流量。这可能导致工作效率降低或任务无法完成。
22、进一步地，步骤s3中，基板预热分为三个阶段：第一阶段以5ma电流预热到100℃后，换成10ma电流预热到240～260℃并保温5～10min；第二阶段以15ma电流预热到590～610℃并保温5～10min；第三阶段以20ma电流预热到840～860℃后保温5～10min。
23、说明：基板的分阶段预热在电子束选区熔化中是一个重要的过程，可以降低热应力、挥发挥发性成分，并保护基板表面涂层，确保熔化过程的质量和稳定性。
24、进一步地，步骤s3中，粉床预热的最大电流为48.0ma，粉床预热的平均电流为12.00～16.00ma，粉床预热的最小时间为8.00～18.00s，粉床预热的最大时间为16.00～25.00s，粉床预热的总预热时间≥预热的最小时间+预热的最大时间。
25、说明：粉床预热是为了避免温度下降过快导致的吹粉，同时为了固结好粉床表面用来打印24crnimo钢。
26、进一步地，步骤s1中，所述烘干处理为：
27、先将24crnimo合金钢粉末在110～120℃下除湿处理15～20min，并在除湿过程中向24crnimo合金钢粉末喷射气流进行分散处理，所述气流为氢气流，气流的喷射速率为15～25ml/min；
28、再将除湿处理后的24crnimo合金钢粉末进行变温式的微波干燥，得到烘干处理完成的24crnimo合金钢粉末。
29、说明：先在低温下进行除湿处理，可以帮助预处理粉末中的水分，在高温干燥之前将粉末表面或内部的水分降到较低水平，减少其对干燥过程的影响；并在低温除湿时喷射氢气流，将粉末进行分散处理，一方面能够将粉末表面的氧化物质还原，改善粉末的纯度，另一方面能够提高粉末的流动性，减少粉末结块的机会，防止粉末粘连；
30、再在除湿处理后进行变温式本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备24CrNiMo合金钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种制备24CrNiMo合金钢的方法，其特征在于，步骤S1中，采用气雾化法制备24CrNiMo合金钢粉末的步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种制备24CrNiMo合金钢的方法，其特征在于，步骤S1中，所述烘干处理为持续烘干，持续烘干的温度为60～80℃，时间为20～40min。
4.根据权利要求1所述的一种制备24CrNiMo合金钢的方法，其特征在于，步骤S3中，所述打印工艺参数为：功率电流为6～16mA，扫描速度为3.5～6.5m/s，取粉量为0.09～0.12mm，预铺粉厚度为50μm，束斑离焦量为-0.500V，束斑尺寸为0.100mm。
5.根据权利要求1所述的一种制备24CrNiMo合金钢的方法，其特征在于，步骤S3中，抽真空处理时，真空泵的转速为60000r/min，电子枪分子泵的转速为72000r/min。
6.根据权利要求1所述的一种制备24CrNiMo合金钢的方法，其特征在于，步骤S3中，基板预热分为三个阶
7.根据权利要求1所述的一种制备24CrNiMo合金钢的方法，其特征在于，步骤S3中，粉床预热的最大电流为48.0mA，粉床预热的平均电流为12.00～16.00mA，粉床预热的最小时间为8.00～18.00s，粉床预热的最大时间为16.00～25.00s，粉床预热的总预热时间≥预热的最小时间+预热的最大时间。
8.根据权利要求1所述的一种制备24CrNiMo合金钢的方法，其特征在于，步骤S1中，所述烘干处理为：
9.根据权利要求8所述的一种制备24CrNiMo合金钢的方法，其特征在于，所述变温式的微波干燥为：先在140～150℃下微波干燥3～5min，所述微波频率为650～680W；再在125～135℃下微波干燥5～10min，所述微波频率为450～500W；最后在140～150℃下微波干燥3～5min，所述微波频率为650～680W。
...【技术特征摘要】
1.一种制备24crnimo合金钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种制备24crnimo合金钢的方法，其特征在于，步骤s1中，采用气雾化法制备24crnimo合金钢粉末的步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种制备24crnimo合金钢的方法，其特征在于，步骤s1中，所述烘干处理为持续烘干，持续烘干的温度为60～80℃，时间为20～40min。
4.根据权利要求1所述的一种制备24crnimo合金钢的方法，其特征在于，步骤s3中，所述打印工艺参数为：功率电流为6～16ma，扫描速度为3.5～6.5m/s，取粉量为0.09～0.12mm，预铺粉厚度为50μm，束斑离焦量为-0.500v，束斑尺寸为0.100mm。
5.根据权利要求1所述的一种制备24crnimo合金钢的方法，其特征在于，步骤s3中，抽真空处理时，真空泵的转速为60000r/min，电子枪分子泵的转速为72000r/min。
6.根据权利要求1所述的一种制备24crnimo合金钢的方法，其特征在于，步骤s3中，基板预热分为三个阶段：第一阶段以...
【专利技术属性】
技术研发人员：王岩，郑浩，刘世锋，魏瑛康，王建勇，张亮亮，贾文鹏，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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