激光粉末床增材制造模具钢抗热疲劳性能研究

针对增材制造的随形水路压铸模具镶件热疲劳开裂漏水失效问题,采用自约束热疲劳试验对比研究了3种典型增材制造模具钢材料18Ni300、12Cr9Ni和1Cr13的抗热疲劳性能。结果表明:热疲劳裂纹容易在水路内壁凹陷等应力集中部位萌生,向垂直于热应力方向扩展。主裂纹和热疲劳损伤因子评价结果显示:1Cr13试样抗热疲劳性能最好,18Ni300试样次之,12Cr9Ni试样抗热疲劳性能最差。对比了3种材料的抗热疲劳性能和力学性能,发现二者之间没有直接的对应规律关系。试样在热循环过程中不断发生氧化腐蚀,这一现象加速了热疲劳裂纹的扩展,其中1Cr13试样生成的Cr2O3膜,能够起到延缓裂纹尖端扩展的作用。因此,Cr元素是影响材料中抗热疲劳性能的主要因素。该研究结果为增材制造压铸模具镶件工程化应用提供了重要的实验依据。