【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种专门用于增材制造的马氏体时效钢级粉末。本专利技术还涉及这种粉末在增材制造方法中的用途，以及增材制造法。
技术介绍
1、马氏体时效钢是结合了非常高的强度、硬度和韧性的材料。因此，它们被用作模具制造工业的工具钢，而且也被用于例如航空航天工业中的高性能部件。它们通过含有高数密度的纳米尺寸金属间析出物的马氏体基质来实现机械性能。与大多数工具钢不同，马氏体显微结构不是通过合金组成中相对高量的碳实现的，而是通过(通常)高浓度的镍来实现的。几乎完全不含间隙合金元素使得这类合金具有良好的可焊性。这反过来又使它们适用于金属增材制造(am)工艺，特别是激光金属沉积(lmd)和选择性激光熔融(slm)。由于这些工艺涉及由激光束产生的用于将粉末原料固结成致密材料的小熔池，因此它们与微焊接工艺有相似之处。
2、am工艺的主要优势之一在于，能够高效地生成非常复杂的工件。
3、18ni300是马氏体时效钢级，当以常规方式生产时，它在固溶退火条件下为约100％的马氏体。马氏体时效至峰值硬度会导致金属间化合物在马氏体内析出，并且马氏体至奥氏体逆转化(reversion)可以忽略不计(至多3体积％)。淬火钢达到600hv的硬度水平。
4、表1示出了18ni300马氏体时效级钢和在下文中也将提及的13ni400的标称组成。
5、表1
6、
7、表2示出了常规生产的18ni300和13ni400的性能。
8、表2
9、
10、在增材制造中，特别是在激光粉末床融合(l-pbf)技术中，对材料(粉末)进行熔融，随后进行迅速冷却(冷却速率104-106k/s)。对于具有如18ni300这样的马氏体时效钢的组成的粉末，这种类型的凝固会产生非常精细的蜂窝状/枝晶结构，在蜂窝边界具有大量合金元素的显微偏析。快速凝固还促进了晶粒细化和材料内位错密度的增加。在马氏体时效钢、特别是18ni300中，与常规加工和固溶退火的材料相比，细晶粒显微结构和位错密度将刚制成(即，直接在增材制造工艺之后且在时效硬化之前)的硬度提高了高达70hv(即从330hv至400hv)。
11、另一方面，合金元素(ni、mo和ti)的严重显微偏析引起高达11体积％的残余奥氏体(小于90％的马氏体)的化学稳定性。在常规制造和固溶退火的18ni300中不存在这种残余奥氏体。
12、通过马氏体时效(在480-530℃下将刚制成的部件热处理2-10小时)实现了18ni300马氏体时效钢的峰值硬度提高了高达50％(从330hv至600hv)，即ni3(ti,mo)和fe-mo金属间化合物从马氏体中析出。增材制造的18ni300显示出存在高达11％的残余奥氏体(其在直接时效期间保持稳定并且已经捕获了相当大量的ni、mo和ti，否则会促进时效)的事实将以双重方式对钢的马氏体时效能力产生负面影响：i)残余奥氏体不会促进时效，ii)即使马氏体由于快速凝固而过饱和，并且可能具有非常高的位错密度(即，析出物成核的优选位点)，仍然有相当大的重量％的合金元素被捕获在奥氏体内部，这可能抵消上述快速凝固的有益效果。直接时效的增材制造(am)级18ni300的硬度等于或略低于常规加工的对应物的硬度，而其韧性通常由于显微偏析而较低。此外，除了少数am级13ni400粉末外，没有其它am马氏体时效钢显示出比18ni300的强度更高的强度，其适用于极端负荷应用，已被开发用于增材制造。
13、本专利技术的一个目的是提供一种用于增材制造的粉末，所述粉末具有有助于解决上述问题的组成，并减少显微偏析效应，由此能够生产通过增材制造的方式、特别是l-pbf而生产的马氏体时效钢的产品，能够由于通过加工部件直接时效而进行的马氏体时效来实现高硬度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的通过一种用于增材制造的粉末来解决，所述粉末以重量％计包含：
2、
3、其中ni+mo+ti≤23重量％，
4、以及，作为任选项
5、
6、
7、余量的fe和不可避免的杂质。
8、根据本专利技术的组合物通过由l-pbf制成的制品的直接时效而引起700hv(最大60hrc)的屈服硬度水平和高达2500mpa的抗拉强度。这些值比现有商业增材制造的18ni300高至少100hv和400mpa。这些值与13ni400级的机械性能相当，而作为(与13ni400相比)mo减少的结果，本专利技术的钢(具有特定组成)的延展性应高于13ni400级的延展性，已知所述mo在低含量的ni和高含量的co的存在下会形成易于粗化的富fe-mo的析出物，这对韧性和延展性是决定性的。换言之，由与18ni300级相比具有改进的组成的新型粉末而生产的制品，可以实现与常规生产的13ni400级相比改善的延展性，同时能够实现sandvik am-13ni400级的绝对强度(硬度)值(参见下表3)。
9、ti用于形成金属间化合物ni3ti以用于强化目的。然而，限定了与ni和mo含量密切相关的更高限值，以确保高马氏体起始温度。换言之，ti和mo有利于提高强度，但过量会由于显微偏析而引起残余奥氏体的出现，这是不利的。如果对于预定的ni范围，mo含量增加，则必须与所述mo的增加成比例地减本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于增材制造的粉末，以重量％计包含：
2.根据权利要求1所述的粉末，其中
3.根据权利要求1所述的粉末，其中
4.根据权利要求1所述的粉末，包含13.5-14.5重量％的Ni。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的粉末，包含13.0-14.0重量％的Co。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的粉末在增材制造工艺中的用途，在所述增材制造工艺中，对所述粉末材料进行熔融，随后以104-106K/s的冷却速率冷却。
7.根据权利要求6所述的用途，其中所述增材制造工艺是其中使用激光束将沉积在基体上的粉末的层熔融的工艺。
8.一种增材制造方法，其中
9.根据权利要求8所述的方法，其中
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于增材制造的粉末，以重量％计包含：
2.根据权利要求1所述的粉末，其中
3.根据权利要求1所述的粉末，其中
4.根据权利要求1所述的粉末，包含13.5-14.5重量％的ni。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的粉末，包含13.0-14.0重量％的co。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：法拉茨·迪尔米纳，
申请(专利权)人：山特维克加工解决方案股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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