【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属增材制造，具体涉及一种适用于增材制造的低成本超高强钢。
技术介绍
1、增材制造技术即人们常说的3d打印技术，是数字加工、激光技术、材料科学等多学科融合发展而来的一种新兴制造技术。与传统减材制造技术相比，增材制造通过层层堆叠的方式将材料按照三维模型数据成型，优势在于无需借助模具，不受零件形状的限制；减少机械加工的步骤，提高材料利用率及加工速度。增材制造技术是目前科研人员的研究热点，符合现代制造业对于产品制备的需求，具有广阔的应用前景。
2、马氏体时效钢是一种先进的超低碳甚至无碳高强度钢，同时具有超高强度及良好韧性。由于马氏体时效钢主要应用于航空航天、高端工模具等领域，这些领域往往要求零件具有高度复杂的空间结构和优良的力学性能，并且对零件的数目需求较少，因此适合使用增材制造技术进行生产制造。
3、目前，应用于增材制造领域的马氏体时效钢，例如18ni300，其成分中含有较为昂贵的co元素，这导致零件生产时成本过高，不利于进行批量生产。申请人通过大量实验研究发现，去除马氏体时效钢18ni300中的co元素，降低ni至13.0～15.0％，降低mo至2.50～3.50％，添加cr在2.50～3.50％，添加mn在1.30～2.50％时，经700-850℃固溶1h及400-500℃时效6h处理后，抗拉强度不低于1.6gpa，断后伸长率不低于8.0％。
技术实现思路
1、为了解决前述马氏体时效钢的问题，本专利技术旨在提供一种适用于增材制造的低成本超高强马
2、本专利技术目的通过以下技术方案实现：
3、一种适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其化学成分按质量百分比计为：c：≤0.03％，ni：13.0～15.0％，mo：2.5～3.5％，cr：2.5～3.5％，mn：1.3～2.5％，ti：0.50～0.80％，al：0.05～0.15％，si：≤0.10％，s：≤0.010％，p：≤0.010％，余量为fe。
4、上述适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢的制备方法，具体包括如下步骤：
5、(1)按照设计的成分配置超高强钢所需材料，将配好的原料在感应熔炼炉中进行熔炼，浇铸成实心棒材；
6、(2)将浇铸好的棒材进行多次锻造、轧制、拉拔，最后形成丝材，通过使用cmt(冷金属过渡成型)的增材制造方法制备超高强钢块体。
7、(3)对所述超高强钢块体进行热处理，以获得超高强马氏体时效钢。
8、较佳的，将0.8～1.6mm的丝材使用cmt的增材制造方法制备超高强钢块体，其中，设置送丝速度为3～5m/min，焊接速度为20～40cm/min，焊接电流为180～240a，在基板上增材制造所述超高强钢块体，块体每一层焊道与下一层焊道垂直。
9、较佳的，上述超高强钢块体经700-850℃固溶1h及400-500℃时效6h处理后，制得超高强马氏体时效钢。
10、本专利技术还提供了另一种增材制造的低成本超高强马氏体时效钢的制备方法，具体包括如下步骤：
11、(1)按照设计的成分配置所需材料，将配好的原料放入感应熔炼炉中进行熔炼，采用真空氩气气雾法制成粉末；
12、(2)将制备的粉末进行筛分，获取粒径为15～53μm的粉末，通过使用slm(激光选区熔化技术)的增材制造方法制备超高强钢块体；
13、(3)对所述超高强钢块体进行热处理，以获得超高强马氏体时效钢。
14、较佳的，将直径为15～53μm的粉末用于选区激光熔化制备块体，其中，设置激光功率为180～300w，选择光斑直径为130μm的岛扫描，扫描速度为600～1800mm/s，扫描间距为60～80μm，铺粉层厚为30μm，在基板上增材制造所述超高强钢块体。
15、较佳的，上述超高强钢块体经700-850℃固溶1h及400-500℃时效6h处理后，制得超高强马氏体时效钢。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
17、本专利技术设计了一种适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，大量实验结果表明该合金体系用于增材制造时成型性好，增材块体无开裂，致密度良好，拉伸实验结果表明通过增材制造得到的拉伸试样经固溶时效处理后，抗拉强度不低于1.6gpa，断后伸长率不低于8.0％。
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1.一种适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，其化学成分按质量百分比计为：C：≤0.03%，Ni：13.0~15.0%，Mo：2.5~3.5%，Cr：2.5~3.5%，Mn：1.3~2.5%，Ti：0.50~0.80%，Al：0.05~0.15%，Si：≤0.10%，S：≤0.010%，P：≤0.010%，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，采用增材制造技术制备超高强钢块体，再经热处理获得超高强马氏体时效钢。
3.如权利要求2所述的适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，经700-850℃固溶1h及400-500℃时效6h处理，获得超高强马氏体时效钢。
4.如权利要求2所述的适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，依据其化学成分配比制备丝材，通过使用CMT的增材制造方法制备超高强钢块体。
5.如权利要求4所述的适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，依据其化学成分配比制备0.8~1.6mm的丝材，使用CMT的增材制造方法制
6.如权利要求2所述的适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，依据其化学成分配比制备粉末，通过使用SLM的增材制造方法制备超高强钢块体。
7.如权利要求6所述的适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，依据其化学成分配比制备15~53μm的粉末，其中，设置激光功率为180~300W，选择光斑直径为130μm的岛扫描，扫描速度为600~1800mm/s，扫描间距为60~80μm，铺粉层厚为30μm。
8.如权利要求1-7任一所述的适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，所述的时效钢的抗拉强度不低于1.6Gpa，断后伸长率不低于8.0%。
9.一种适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述超高强钢进行700-850℃固溶1h及400-500℃时效6h处理后，以获得超高强马氏体时效钢。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，其化学成分按质量百分比计为：c：≤0.03%，ni：13.0~15.0%，mo：2.5~3.5%，cr：2.5~3.5%，mn：1.3~2.5%，ti：0.50~0.80%，al：0.05~0.15%，si：≤0.10%，s：≤0.010%，p：≤0.010%，余量为fe。
2.如权利要求1所述的适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，采用增材制造技术制备超高强钢块体，再经热处理获得超高强马氏体时效钢。
3.如权利要求2所述的适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，经700-850℃固溶1h及400-500℃时效6h处理，获得超高强马氏体时效钢。
4.如权利要求2所述的适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，依据其化学成分配比制备丝材，通过使用cmt的增材制造方法制备超高强钢块体。
5.如权利要求4所述的适用于增材制造的低成本超高强马氏体时效钢，其特征在于，依据其化学成分配比制备0.8~1.6mm的丝材，使用cmt的增材制造方法制备超高强钢块体，...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔见，崔俊荣，黄洁雯，章晓勇，彭勇，王克鸿，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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