[发明专利]一种提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法

说明书

本发明公开了一种提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法，包括以下步骤：步骤一：制备3D打印的奥氏体不锈钢材料；步骤二：在特定温度范围进行固溶处理一定时间：步骤三：以一定冷却速度进行快速冷却处理。根据本发明，解决现有技术中3D打印中产生的δ铁素体、σ析出相、沿晶碳化物、较大的残余应力等对组织性能的不利，发展消除或减弱这些不利影响因素的手段方法，提高3D打印制备后，材料的韧性和硬度等。

技术领域

本发明及金属材料加工的技术领域，特别涉及一种提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法。

背景技术

近年来，3D打印技术作为快速成型技术之一，在制备和生产复杂结构件方面具有突出优势。在打印过程中通过逐层打印的方式构造所需形状的结构件，不仅有效降低了生产复杂结构件的难度，而且还能保证复杂结构件的精度。

3D打印成型过程中不断的反复加热冷却，材料会不可避免的在敏化温度区间暴露较长时间，超过固溶极限的碳不能存在于奥氏体晶粒内，便会沿晶界析出，与周围的铬形成稳定的Cr₂₃C₆碳化物，造成晶界贫铬区。另外，由于铁素体相的生成，会进一步降低基体中碳的溶解度，因为铁素体的溶碳能力更低于奥氏体，由此鉴于3D打印成型的特殊性，适用于传统加工的热处理工艺将不能直接用于3D打印构件。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法，解决现有技术中3D打印中产生的δ铁素体、σ析出相、沿晶碳化物、较大的残余应力等对组织性能的不利，发展消除或减弱这些不利影响因素的手段方法，提高3D打印制备后，材料的韧性和硬度等。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种提高3D 打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：制备3D打印的奥氏体不锈钢材料；

步骤二：在特定温度范围进行固溶处理一定时间：

步骤三：以一定冷却速度进行快速冷却处理；

优选的，所述3D打印奥氏体不锈钢材料包括304/304L不锈钢、316/316L 不锈钢或321不锈钢。

优选的，所述固溶处理的温度范围为1000-1150℃。

优选的，所述固溶时间范围为20-60分钟。

优选的，所述快速冷却处理的冷却速度为500-1000℃/s。

优选的，所述冷却处理介质为冷却水。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

(Ⅰ)本发明的方法克服了传统3D打印奥氏体不锈钢的组织缺陷与不足，保温时间短，保留了细晶组织。

(Ⅱ)本发明的方法有效地去除了3D打印材料中残余应力，获得了去应力的3D打印细晶组织。

(Ⅲ)本发明采用了较短的固溶时间和快速的冷却速度，处理时间短、效率高。

(Ⅳ)本发明制备的3D打印材料有效地消除了打印过程中无法避免的有害析出相。

(V)本方法获得的材料同时具有高强度、高塑性、高冲击韧性，综合性能优异。

附图说明

图1为根据本发明的提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法的材料微观硬度随不同热处理工艺的分布图；

图2为根据本发明的提高3D打印奥氏体不锈钢的冲击韧性的热处理方法的平行于打印方向沉积态304L不锈钢的金相形貌图；