热处理对选区激光熔融18Ni300模具钢力学性能的影响

为得到SLM成型18Ni300模具钢最佳的热处理工艺,设定350、450、500、550℃4种热处理温度,同时保留未经热处理的原始样品作为对比参考,分析不同热处理温度对18Ni300模具钢室温抗拉伸性能和冲击韧性的影响,并结合断口微观断裂机制进行佐证。试验结果显示,在4种热处理温度下,经过500℃热处理保温3 h的样品,其抗拉强度达到1741 MPa,是4组热处理温度下抗拉性能达到的最高值,比未热处理样品提升了86%;冲击韧性达到26.27 J·cm^(-2),比抗拉伸强度相近的450℃热处理样品,冲击韧性提高了67.1%,相比未处理样品有显著提升,其他热处理温度下试样冲击性能虽都有提升,但均不如500℃热处理试样性能提升的幅度大;材料主要呈现出韧性断裂特点,在强度与韧性之间取得了良好的平衡。表明SLM成型18Ni300模具钢的最佳热处理工艺为500℃保温3 h。

3D打印18Ni300模具钢的显微组织及力学性能

通过选区激光熔化(SLM)技术3D打印制备了18Ni300模具钢棒状试样,并对其进行了840℃固溶+490℃×6h时效热处理,分别对热处理前后试样的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明:3D打印18Ni300模具钢的致密度高,相对密度接近100%;未经过热处理的3D打印试样显微组织由细小的板状马氏体和残余奥氏体组成,抗拉强度和屈服强度较低;经热处理后试样的显微组织形貌呈均匀分布的长条状,抗拉强度、屈服强度和硬度明显升高,塑性降低。

激光选区熔化成形18Ni300模具钢的致密度和缺陷研究

为研究大成形层厚、大激光功率下激光选区熔化成形件的致密度和缺陷状态,在层厚为60μm、激光功率为300~400 W的条件下设置了不同的线能量密度参数,分析相关参数对致密度以及缺陷的种类、数量的影响。结果表明:致密度随线能量、激光功率的提升均呈现先上升后下降的趋势,当线能量为500 J/m、激光功率为350 W时,得到的试样致密度可达最高的99.92%,激光功率和线能量过高或过低都会引起成形件的缺陷。

18Ni300模具钢逆铺粉方向不同倾斜角激光选区熔化成形工艺研究

为研究逆铺粉方向不同倾斜角度对金属零件激光选区熔化成形质量及力学性能的影响,分别制备出逆铺粉方向下不同倾斜角的18Ni300模具钢金属试样,并对其相对密度、表面粗糙度和硬度进行研究。结果表明:随着倾斜角的增大,在5°和10°时会出现塌陷和挂渣现象,试样的相对密度先减小后增大,表面粗糙度值先增大后减小,硬度先减小后增大,在0°时能够得到表面质量最优、相对密度与硬度最大的试件。

氧化铝对SLM成型18Ni300模具钢力学性能的影响

在气雾化制粉过程中,坩埚熔蚀形成纳米夹杂物是难以避免的。采用选择性激光熔融设备对添加有纳米氧化铝粉的18Ni300模具钢粉进行3D打印,研究纳米氧化铝添加量对成型件组织和力学性能的影响规律,确定杂质的容忍限度,为气雾化制粉提供决策依据。研究结果表明,当纳米氧化铝添加量(质量分数)不高于1%时,打印态样件及低温时效热处理态样件中未发现第二相偏析现象;当纳米氧化铝添加量高于1%时,出现了Ni_(3)(Al,Ti)和Al_(2)O_(3)偏析相,内部裂纹和球形气孔数量增加,成型件的力学性能下降。添加1%纳米氧化铝的时效热处理态样件的抗拉强度最大,为1658 MPa。

模具钢增材制造及其性能的研究进展

随形冷却模具一般具有复杂的异形流道,能够大大提高冷却效率和产品的表面质量,但是其加工难度非常大。增材制造是一种通过逐层累加实现构件成形的技术,其优势是能实现材料的内部复杂结构。粉末的制备是增材制造的基础也是关键步骤,粉末质量的高低一定程度上决定了增材件的好坏,常见的模具钢粉末制备方法有气雾化法和等离子旋转电极雾化法。增材制造时材料将会经历快速熔化和快速凝固的过程,同时还要经受层间热循环的作用,其组织和微观结构严重偏离平衡凝固时的组织和结构。模具钢增材体的抗拉强度和屈服强度一般高于铸造态母材、低于轧制态或固溶时效态母材,其塑性一般难以达到使用要求。从粉末制备和典型模具钢增材工艺、组织和性能进行综述,以期给增材制造模具钢的深入研究提供借鉴。