【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造合金领域，尤其涉及一种高塑性高强度模具钢及其制备工艺。
技术介绍
1、corrax不锈钢具有优异的耐腐蚀性、高硬度和优异的机械强度，使其成为腐蚀性塑料和橡胶注射成型工具和挤出模具的首选材料。corrax不锈钢的化学成分重量比为：c0.03％，si0.3％，mn0.3％，cr12.0％，ni 9.2％，mo1.4％，al1.6％，余量为fe。可以看出，此中不锈钢中具有较高含量的cr和ni，这两种元素在较高含量下的协同配合使得不锈钢具备优秀的耐腐蚀性能，然而cr的含量较高又使得不锈钢的塑性降低。由于橡胶制品的形状多种多样，导致采用传统的铸造工艺无法将corrax不锈钢制备成形状复杂的模具钢。
2、在传统的制造模具钢过程中，工艺繁多复杂，耗时长。然而，增材制造却与之不同，经计算机控制即可打印出任何形状的三维物体。选区激光熔化技术(slm)作为增材制造领域内的一种主要技术途径，在日常打印时只需利用专业软件将cad三维模型切片分层为二维截面图，并进行扫描路径规划，接着利用刮板将粉末均匀铺至激光加工区，计算机会通过扫描振镜控制激光束来选择性的融化金属粉末，经逐层堆积成与模型相同的三维实体，且精度高、速度快。
3、因此，可以采用slm工艺将corrax不锈钢打印成多种形状的模具钢，而在slm打印过程中，发现采用slm工艺打印获得的corrax不锈钢模具，其塑性和强度会发生明显降低，在橡胶生产中，由于橡胶本身容易膨胀体积扩大，这样就对橡胶模具有一个很大的外力，如果橡胶模具的塑性不够，则会容易发生开裂
技术实现思路
1、基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高塑性高强度模具钢及其制备工艺。本专利技术所述合金粉末相比于corrax不锈钢化学成分，维持cr含量基本不变，按一定含量加入ti和b，ti/(si+b)的比值为0.7-0.8，并调节其他元素含量，配合制备加工工艺，最终得到高塑性高强度的橡胶模具钢。
2、一种slm工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，其成分按重量百分比计包括：c0.09-0.13％，mn0.05-0.2％，cr12.1-12.6％，ni 13.0-15.2％，mo0.7-1.0％，al0.8-1.0％，b 0.002-0.004％，si 0.1-0.15％和ti，余量为fe；
3、其中，ti/(si+b)的比值为0.7-0.8。
4、本专利技术相比于corrax不锈钢，通过加入ti和b元素，ti可以和含量占比较大的fe、ni形成fe-ni-ti固溶态存在于铁素体中，使得塑性增强；b+ti相互配合可以使铁素体尺寸细小，b+si相互配合可以在固溶淬火时，提高淬透性，并且在时效时保持良好的稳定性，使得时效后形成bc、tic等硬质碳化物呈小颗粒状均匀分布，使得模具钢整个截面获得均匀一致的力学性能，从而明显增加钢的塑性和强度；并且专利技术人发现ti/(si+bi)的比值为0.7-0.8时，可以改善合金容易脆裂的问题，此时si、b、ti三者配合，使得时效时的合金组织更加均匀，晶粒均匀分散在贝氏体/马氏体复相中，进一步提高强塑性。本专利技术还提高ni的含量可与cr配合首先保证合金的耐腐蚀性，并且发现特定含量的ni可以强化本专利技术模具钢的铁素体并细化珠光体，使得合金强度进一步提高，并且对塑性的影响较小。
5、优选地，其成分按重量百分比计包括：c 0.10％，mn0.1％，cr12.4％，ni 14.2％，mo0.9％，al0.9％，b 0.003％，si 0.15％，ti 0.107％，余量为fe。
6、优选地，所述合金粉末的粒径为15-53μm；
7、上述粒径的含义为最小粒径至最大粒径的范围。
8、更优选地，所述合金粉末的d50为30-45μm。
9、合金粉末粒度分布均匀，堆积密度高，则打印出来的零件致密度高，气孔少，抛光效果好。
10、优选地，所述合金粉末的松装密度为3.9-4.3g/cm3。
11、在slm工艺中，松装密度的大小直接决定着铺粉层的密度大小。当粉末的松装密度较小时，铺粉层中粉末之间的空隙变大，层与层之间的连接性变差，导致零件成形过程中形成孔隙，内部致密度变差。此外，铺粉层的松装密度小还会导致成形过程中，熔融金属凝固收缩的高度差变大，“台阶效应”更加严重，成形尺寸偏差变大，成形时产生裂纹、翘曲等缺陷的几率增大。
12、优选地，所述合金粉末的流动性为19-21.7s/50g。
13、对于slm工艺而言，粉末流动性不好，会导致铺粉不均匀，粉末平整度变差，从而增加打印件的内部缺陷，影响其力学性能。
14、本专利技术还提供了一种高塑性高强度模具钢的制备工艺，包括如下步骤：取上述slm工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，进行激光选区熔化成型得到模具钢。
15、优选地，激光选区熔化成型后，再经过固溶处理、时效处理得到高塑性高强度模具钢。
16、优选地，所述激光选区熔化成型参数具体为：激光功率260-300w、扫描速率850-900mm/s、间距0.10-0.15mm、铺粉层厚为35-50μm。
17、优选地，所述固溶处理的升温速度为2.5min/mm；固溶温度为890-910℃；固溶保温时间为20-40min；所述时效处理的温度为450-500℃，时效保温时间为4-8h。
18、优选地，固溶保温后用水快速冷却至室温。
19、本专利技术固溶处理采用快速加热，短时保温，可以获得细小的奥氏体晶粒。晶粒大小受温度影响，温度过低碳化物会非均匀成核长成粗大颗粒，温度过高由于机械阻碍物则也会使晶粒异常长大。晶粒细化可以提高金属材料的屈服点、疲劳强度、塑性等，因此，找出合适的固溶参数条件对最终形成模具的力学性能十分重要。
20、根据上述配方选择此时效工艺，可实现本专利技术的合金重新析出晶粒细小且分布均匀的强化相，同时消除残余应力，使得制备出的模具钢既有高强度又保证了高塑性。
21、本专利技术还提供了一种高塑性高强度模具钢，按照上述高塑性高强度模具钢的制备工艺制得。
22、有益效果：
23、本专利技术通过增加一定含量的ti和b，ti/(si+b)的比值为0.7-0.8，并适当调节优化其他元素的含量，使其互相配合，使其晶粒细化并增加淬透性，从而提高塑性和强度，并通过设计合适的激光选区熔化工艺参数和固溶、时效参数，最终制备得到高塑性、高强度的模具钢。
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1.一种SLM工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，其特征在于，其成分按重量百分比计包括：C 0.09-0.13％，Mn0.05-0.2％，Cr12.1-12.6％，Ni13.0-15.2％，Mo0.7-1.0％，Al0.8-1.0％，B 0.002-0.004％，Si 0.1-0.15％和Ti，余量为Fe；
2.根据权利要求1所述SLM工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，其特征在于，其成分按重量百分比计包括：C 0.10％，Mn0.1％，Cr12.4％，Ni 14.2％，Mo0.9％，Al0.9％，B0.003％，Si 0.15％，Ti 0.107％，余量为Fe。
3.根据权利要求1或2所述SLM工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，其特征在于，所述合金粉末的粒径为15-53μm；所述合金粉末的D50为30-45μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述SLM工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，其特征在于，所述合金粉末的松装密度为3.9-4.3g/cm3。
5.根据权利要求1-4任一项所述SLM工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，其特征在于，所述
6.一种高塑性高强度模具钢的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：取如权利要求1-5任一项所述SLM工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，进行激光选区熔化成型得到模具钢。
7.根据权利要求6所述高塑性高强度模具钢的制备工艺，其特征在于，激光选区熔化成型后，再经过固溶处理、时效处理得到高塑性高强度模具钢。
8.根据权利要求6或7所述高塑性高强度模具钢的制备工艺，其特征在于，所述激光选区熔化成型参数具体为：激光功率260-300W、扫描速率850-900mm/s、间距0.10-0.15mm、铺粉层厚为35-50μm。
9.根据权利要求7或8所述高塑性高强度模具钢的制备工艺，其特征在于，所述固溶处理的升温速度为2.5min/mm；固溶温度为890-910℃；固溶保温时间为20-40min；所述时效处理的温度为450-500℃，时效保温时间为4-8h。
10.一种高塑性高强度模具钢，其特征在于，按照权利要求6-9任一项所述高塑性高强度模具钢的制备工艺制得。
...【技术特征摘要】
1.一种slm工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，其特征在于，其成分按重量百分比计包括：c 0.09-0.13％，mn0.05-0.2％，cr12.1-12.6％，ni13.0-15.2％，mo0.7-1.0％，al0.8-1.0％，b 0.002-0.004％，si 0.1-0.15％和ti，余量为fe；
2.根据权利要求1所述slm工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，其特征在于，其成分按重量百分比计包括：c 0.10％，mn0.1％，cr12.4％，ni 14.2％，mo0.9％，al0.9％，b0.003％，si 0.15％，ti 0.107％，余量为fe。
3.根据权利要求1或2所述slm工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，其特征在于，所述合金粉末的粒径为15-53μm；所述合金粉末的d50为30-45μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述slm工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，其特征在于，所述合金粉末的松装密度为3.9-4.3g/cm3。
5.根据权利要求1-4任一项所述slm工艺用高塑性高强度模具钢合金粉末，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈大勇，武斌，秦东，沈力，
申请(专利权)人：安徽哈特三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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