[发明专利]一种马氏体时效钢粉末及在增材制造中应用

说明书

本发明公开了一种马氏体时效钢粉末及在增材制造中应用。所述马氏体时效钢粉末包括马氏体时效钢预合金粉末和金属粉末；所述马氏体时效钢粉末成分组成的百分含量为：C≤0.03％，Si≤0.10％，P≤0.01％，S≤0.01％，Mn≤0.10％，Mo：4～5％，Ni：17～19％，Co：11～12.7％，Ti：1.2～1.5％，Al：0.05～0.15％，余量为铁。本发明利用Mo、Ni、Co、Ti、Al等强化金属的协同作用，保证材料韧性的同时，提升马氏体时效钢的硬度；同时本发明将金属粉末与马氏体时效钢预合金粉末结合制备马氏体时效钢粉末，能够改善在增材制造过程中成分元素易烧损、偏析的缺点，提高马氏体时效钢粉末增材制造的增材部件的成分可控性，同时也提高了增材部件的硬度和耐磨性。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，特别涉及一种马氏体时效钢粉末及在增材制造中应用。

背景技术

模具是制造业之母，是衡量一个国家工业发展水平的重要标志，决定着该国工业产品的质量、效益和开发能力。汽车模具占模具市场1/3以上，马氏体时效钢主要用于汽车塑料零部件挤压模具制造，马氏体时效钢占据汽车模具钢市场比例高。马氏体时效钢是Fe-Ni超低碳高合金超高强度钢，具有很高的屈强比、很好的塑性和韧性、耐冲击、优良的加工和焊接性能以及良好的耐腐烛和疲劳性能，是制造承载高应力构件的重要用材。马氏体时效钢的超高强度是利用Co，Mo，Ti等强化合金元素在时效时，在Fe-Ni为基体的过饱和马氏体中析出金属间化合物来获得。时效处理后得益于马氏体基体上析出的纳米金属间化合物质点，与基体保持共格，是可变形的，材料强度提高的情况下保证了韧性的最小损失，因此材料具有较好的强韧性。

马氏体时效钢具有合金种类多，含量高的特点，目前等离子增材制造用马氏体时效钢粉末主要包括两种工艺路线生产，一种是以马氏体时效钢棒材或板材为原料，真空气雾化制粉得到，该技术路线以商业成材为原料，价格昂贵。另一种是将雾化钼粉、雾化镍粉、雾化钴粉、雾化钛粉、雾化铝粉以及雾化铁粉按比例混合，在等离子增材制造过程中进行熔化达到马氏体时效钢成分，该技术路线容易造成过程元素烧损严重，并且各元素出现严重成分偏析。

因此，亟需探索一种价格低廉、硬度高，耐磨性能好，同时改善增材制造过程中原料成分偏析、损坏现象的等离子增材制造用马氏体时效钢粉末。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足之处而提供一种马氏体时效钢粉末及在增材制造中应用。本发明将低成本的预合金粉末与雾化钼粉、雾化镍粉、雾化钴粉、雾化钛粉、雾化铝粉混合，在增材制造中可改善成分烧损、成分偏析与成本的问题，同时所制备的增材部件耐磨性能好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种马氏体时效钢粉末，包括马氏体时效钢预合金粉末和金属粉末；所述马氏体时效钢粉末成分组成的百分含量为：C≤0.03％，Si≤0.10％，P≤0.01％，S≤0.01％，Mn≤0.10％，Mo：4～5％，Ni：17～19％，Co：11～12.7％，Ti：1.2～1.5％，Al：0.05～0.15％，余量为铁。

首先，本发明利用Mo、Ni、Co、Ti、Al等强化金属的协同作用，保证材料韧性的同时，提升马氏体时效钢粉末增材件的硬度。所述Mn、Ni、Co含量过低会降低增材制造部件的高温稳定性，在高温下，增材部件易变形，Mn、Ni、Co金属含量过高，增材部件硬度提升不明显，但会造成成本的显著提高。其次，本发明将金属粉末与马氏体时效钢预合金粉末结合制备马氏体时效钢粉末在提高了增材部件的硬度和耐磨性的同时，一方面能够改善在增材制造过程中成分元素易烧损、偏析的缺点，提高马氏体时效钢粉末增材制造的增材部件的成分可控性。另一方面，能够避免仅使用马氏体时效钢预合金粉末进行增材制造时，因Mn、Ni、Co等元素含量较高，粘度较大，造成无法制成马氏体时效钢粉末，使得制粉过程困难。通过本发明所述马氏体时效钢粉末增材制造得到的增材部件具有较好的硬度和耐磨性。