[发明专利]一种4Cr5MoSiV1合金钢力学性能调控方法

说明书

本发明提供了一种4Cr5MoSiV1合金钢力学性能调控方法，包括如下步骤：(1)对4Cr5MoSiV1合金钢粉末进行预处理；(2)对基板材料进行预处理；(3)采用激光立体成型工艺，制备4Cr5MoSiV1合金钢成型件；(4)对第(3)步获得的4Cr5MoSiV1合金钢成型件进行热处理。本发明的4Cr5MoSiV1合金钢力学性能调控方法，可在保证成型件具有优良拉伸性能和延展性能的前提下，明显降低热处理过程中的加热温度和加热时间，进而实现短周期、低能耗以及高性能4Cr5MoSiV1合金钢的制备。

技术领域

本发明涉及一种4Cr5MoSiV1合金钢力学性能调控方法。更具体地，本发明涉及一种通过激光立体成型工艺和热处理工艺对4Cr5MoSiV1合金钢力学性能进行调控的方法。本发明属于激光增材制造技术领域。

背景技术

国内自主生产的4Cr5MoSiV1热作模具钢的综合性能已能满足常规工况条件的使用要求。然而，在制备超高模次寿命或服役于极度恶劣工况下的热作模具钢方面，国产大型、复杂、精密、长寿命的高端4Cr5MoSiV1热作模具钢在技术、工艺以及产品水平等方面与美国、德国、日本等国家差距明显。目前国内高端4Cr5MoSiV1模具钢市场被大同、日立、伍德霍姆(一胜百)、百禄以及山阳等国外厂商垄断。其中，高端4Cr5MoSiV1模具钢材料洁净度和碳化物偏析等问题成为制约我国高端模具钢发展的最重要问题之一。

激光立体成型技术制备高端4Cr5MoSiV1模具钢材料具有以下优点：(1)由于激光成型过程中可形成湍流较小的熔池，合金钢粉末可以得到充分熔化，并且熔池内部不易卷入气体，熔池凝固后可得到近乎致密的成型件；(2)激光立体成型技术不受模具钢构件尺寸大小制约，可以通过逐层累加的方法制备大尺寸复杂模具钢构件。

但是，目前针对沉积态4Cr5MoSiV1合金钢仍然沿用传统加工方法的热处理工艺，包括去应力退火(650℃保温8小时)+奥氏体化处理(1020℃保温70-75分钟)+淬火+两次调质处理(585℃保温2.25-3小时)，没有根据激光增材4Cr5MoSiV1合金钢构件的工艺特点简化热处理工艺，使得热处理工艺加热温度高、保温时间长，进而导致较大的能源消耗和加工周期。此外，现有沉积态+热处理态4Cr5MoSiV1合金钢构件力学性能较低，延伸率只能达到6.5％左右，远低于传统加工方法制备的4Cr5MoSiV1合金钢构件的延伸率。

发明内容

为解决如上所述的技术问题，本发明提供了一种新的4Cr5MoSiV1合金钢力学性能调控方法，通过重新设计4Cr5MoSiV1合金钢的激光立体成型工艺和与之相匹配的热处理工艺，制备同时具有高抗拉强度和高延伸率的4Cr5MoSiV1合金钢。

在第一方面中，本发明涉及一种4Cr5MoSiV1合金钢力学性能调控方法，包括如下步骤：

(1)对4Cr5MoSiV1合金钢粉末进行预处理；

(2)对基板材料进行预处理；

(3)采用激光立体成型工艺，制备4Cr5MoSiV1合金钢成型件；

(4)对第(3)步获得的4Cr5MoSiV1合金钢成型件进行热处理。

在优选的实施方式中，步骤(1)中，所述4Cr5MoSiV1合金钢粉末由如下质量百分比的组分组成：C：0.35wt％、V：1wt％、Cr：5.05wt％、Mn：0.32wt％、Mo：1.35wt％、Si：0.95wt％、余量为Fe。

在优选的实施方式中，步骤(1)中，将4Cr5MoSiV1合金钢粉末置于真空干燥箱中，在110℃下保温4小时，在真空干燥箱中冷却至室温，用以去除粉末中的水分。

在优选的实施方式中，步骤(2)中，基板材料选择经过轧制和退火处理的Q235合金钢板，使用200#砂纸对基板表面进行打磨，在基板表面露出金属光泽后使用无水乙醇清洗表面，待基板表面风干后备用。