[发明专利]一种03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢材料及其激光熔化沉积成形方法

说明书

本发明公开一种03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢材料及其激光熔化沉积成形方法。合金化学组成成分(质量分数)为：12.5％‑13.5％的Cr元素，4.5％‑6.0％的Ni元素，4.0％‑5.0％的Mo元素，8.0％‑9.0％的Co元素，0‑0.04％的C元素，0‑0.5％的Si元素，0‑0.7％的Mn元素，其余为Fe元素。首先进行真空冶炼和气雾化制粉，得到粒径为75μm‑187μm的合金粉末。激光熔化沉积工艺参数为：激光功率2600W～3000W，扫描间距2mm～2.5mm，扫描速度800mm/min～1100mm/min，送粉量20g/min～30g/min，分层厚度0.7mm～1mm。成形后的构件进行退火处理，450℃～560℃保温2h～4h，空冷。经上述热处理后，室温抗拉强度超过1550MPa、屈服强度不小于1350MPa、延伸率不小于10％、冲击韧性(KU2)不小于45J，可用于替代锻造成形超高强度钢，满足部分航天关键承力部件低成本快速直接制造的要求。

技术领域

本发明涉及一种03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢材料及其激光熔化沉积成形方法，属于金属成形技术领域。

背景技术

我国新一代液氧/煤油高压补燃发动机相较于现有长征系列发动机，推力提高了1倍。对于发动机常平环环架等关键承力部件而言，目前选用的1200MPa级别30CrMnSiA高强度钢已不能满足研制需求；而目前1500MPa级别超高强度钢由于提高了金属合金元素种类和含量，在锻造或激光熔化沉积成形过程中易出现裂纹和变形量较大的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢激光熔化沉积成形方法，替代锻造成形超高强度钢制造关键承力部件，解决超高强度钢材料在激光熔化沉积过程中易产生裂纹和变形量较大的问题，

本发明的技术解决方案是：

一种03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢材料，该不锈钢材料的组分至少包括Cr元素、Ni元素、Co元素和Mo元素；以该不锈钢材料的总质量为100份计算，各主要组分的质量含量为：12.5％-13.5％的Cr元素，4.5％-6.0％的Ni元素，4.0％-5.0％的Mo元素，8.0％-9.0％的Co元素，0-0.04％的C元素，0-0.5％的Si元素，0-0.7％的Mn元素，其余为Fe元素。

一种03Cr13Ni5Co9Mo不锈钢激光熔化沉积成形方法，该方法的步骤包括：

(1)将不锈钢材料的组分配比进行混合，混合均匀后，进行真空冶炼、轧制，得到棒材；

(2)对步骤(1)得到的棒材进行气雾化制粉，得到粉料，粉料的粒径为75μm～187μm；

(3)将步骤(2)得到的粉料进行激光选区熔化成形，得到形状满足要求的03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢材料；

(4)将步骤(3)得到的形状满足要求的03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢材料进行退火处理，得到形状及力学性能均满足要求的03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢材料。

所述步骤(1)中，进行真空冶炼时采用真空感应方法，冶炼温度1580℃～1600℃；进行轧制时的温度为1140℃～1160℃，轧制结束后进行车光加工获得Ф80mm圆棒；

所述步骤(2)中，以03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢棒材为原材料，采用气雾化制粉方法，雾化气体为氩气，压力3.5MPa～5MPa，金属液过热度100℃～300℃,金属液流率每分钟10Kg～20Kg，得到粒径范围为75μm～187μm的合金粉末；

所述步骤(3)中，激光熔化沉积成形工艺参数为：激光功率2600W～3000W，扫描速度800mm/min～1100mm/min，扫描间距2mm～2.5mm，送粉量20g/min～30g/min，分层厚度0.7mm～1mm；