[发明专利]一种03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢材料及其成形方法

说明书

本发明公开一种03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢材料及其激光选区熔化成形方法。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，然后进行激光选区熔化成形，最后在真空热处理炉中进行退火处理。经上述热处理后，在室温抗拉强度超过1230MPa、屈服强度不小于980MPa、延伸率不小于15％的同时，‑196℃温度下的低温冲击韧性不小于35J，可满足航天产品对03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢构件强度及塑性的要求。

技术领域

本发明涉及一种03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢材料及其成形方法，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，相应地发动机氧化剂路工作压力提高了约1.5倍，涡轮轴系转速提高了30％，氧化剂也从常温状态四氧化二氮变成无毒、无污染的低温状态液氧，原有氧化剂路离心轮所选用的铸造铝合金材料无论从承压能力、高转速应用和相容性而言，已不能满足研制需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有材料和技术的不足，提出一种03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢材料及其成形方法。

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03Cr13Ni5Co9Mo5不锈钢材料的成形方法，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15μm～53μm；

(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，进行气雾化制粉时，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；该步骤以步骤(1)得到的Ф80mm圆棒为原材料，采用气雾化制粉方法，得到粒径范围为15μm～53μm的合金粉末；

所述步骤(3)中，激光选区熔化成形工艺参数为：激光功率300W～320W，扫描速度为800mm/s～1000mm/s，光斑直径0.12mm～0.14mm，铺粉层厚0.03mm-0.06mm；

所述步骤(4)中，退火处理的方法为：在真空热处理炉中进行退火处理，退火处理温度为380℃～450℃，退火处理时间为2h～4h，然后氩气冷却至室温。

有益效果

(1)本发明的不锈钢材料为一种耐超低温高强不锈钢，可用于在-186℃液氧中使用的高速转动部件，在航天液体动力领域作为转动部件重要材料而被应用。