1Cr11Ni2W2MoV马氏体不锈钢激光立体成形的应用与研究

摘要

激光立体成形技术是在激光熔覆技术的基础上，结合快速原型制造的特点发展起来的一种先进制造技术。该技术采用同轴送粉方法，沿高度方向逐层堆积金属粉材，最终获得三维实体零件。该技术可以实现致密金属零件的快速制造，零件的性能达到甚至优于传统加工方法。本文针对1Cr11Ni2W2MoV马氏体不锈钢，对其激光立体成形工艺、微观组织和性能进行了相关研究。
　　研究了激光功率、送粉速率、光束扫描速度、搭接率等工艺参数对1Cr11Ni2W2MoV马氏体不锈钢激光立体成形过程的影响。随激光功率增加，单道熔覆高度先增加后降低，单道熔覆宽度增加:随扫描速度的增加，单道熔覆高度和单道熔覆宽度都降低;随送粉速率的增加单道熔覆高度增加，单道熔覆宽度不变。当搭接率为30％左右时，熔覆层平整度最佳。
　　工艺参数和预热状态会对熔覆层的裂纹形成有影响。研究结果表明，随着激光功率和扫描速度的增加，熔覆层裂纹增多;送粉速率对熔覆层裂纹的影响不明显;经300℃预热后，熔覆层的裂纹减少。
　　激光立体成形后试样的微观组织分为三个区域，即基体区、熔覆层和热影响区;基体区保持材料原始的马氏体不锈钢组织特征;热影响区可分为三个区域:粗晶区、细晶区和回火区。熔覆层组织为片状马氏体。显微硬度测试表明熔覆层硬度最高，基体区硬度最低，热影响区硬度介于二者之间。
　　研究了不同热处理对激光立体成形试样组织和硬度的影响。发现回火后组织变化不明显，有大量的碳化物析出，回火后硬度降低。固溶后，试样各个区域的组织都发生了奥氏体化，空冷后获得了均匀分布的马氏体，试样的硬度分布变得均匀;随固溶温度升高，晶粒有长大并粗化的趋势固溶;固溶再经回火后，组织转变为回火马氏体，硬度比固溶后降低，分布上趋于一致。
　　力学性能测试表明，对于带有熔覆层的试样，经700℃回火后得到比较良好的综合力学性能，抗拉强度σb=704.1MPa，延伸率δ=20.66％。经回火后激光立体成形试样的强度与相等热处理条件下基体材料相当，延伸率达到同等热处理条件下的80％。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 快速原型技术

1．2 激光熔覆技术

1．3 激光立体成形技术

1．3．1 激光立体成形技术原理和主要特点

1．3．2 激光立体成形技术发展

1．4 马氏体不锈钢简介

1．4．1 马氏体的晶体结构

1．4．2 马氏体的组织结构及性能

1．4．3 马氏体转变的特点

1．5 本文研究的内容、目的和意义

第2章 实验材料和方法

2．1 实验设备简介

2．2 实验材料合金成分及组织观察试样的制备

2．3 实验内容和方法

2．3．1 组织分析和硬度测试方法

2．3．2 热处理

2．3．3 力学性能测试

第3章 工艺参数对激光立体成形质量的影响

3．1 引言

3．2 实验结果

3．2．1 工艺参数对单道熔覆高度的影响

3．2．2 工艺参数对单道熔覆宽度的影响

3．3．3 搭接率对单层多道搭接表面质量的影响

3．3 本章小结

第4章 激光立体成过程中裂纹问题的研究

4．1 引言

4．2 实验结果

4．2．1 激光立体成形过程中裂纹的形成机制

4．2．2 激光立体成形过程中形成裂纹的影响因素

4．2．3 熔覆层中裂纹的表现形式及控制方法

4．2．4 成形工艺参数对裂纹的影响

4．2．5 预热对熔覆层裂纹的影响

4．3 本章结论

第5章 激光立体成形后的组织和硬度分析

5．1 引言

5．2 实验结果

5．2．1 激光立体成形后的微观组织分析

5．2．2 激光立体成形后的硬度分布

5．3 本章结论

第6章 热处理对激光立体成形后组织与性能的影响

6．1 引言

6．2 回火热处理对微观组织及硬度的影响

6．2．1 回火热处理对微观组织的影响

6．2．2 回火热处理后硬度的变化

6．3 固溶热处理对组织及硬度的影响

6．3．1 固溶热处理对组织的影响

6．3．2 固溶热处理对硬度影响

6．4 固溶后回火对组织与硬度的影响

6．4．1 固溶后回火对组织的影响

6．4．2 固溶后回火对硬度的影响

6．5 热处理对拉伸性能的影响

6．5．1 热处理后的性能对比

6．4 本章小结

第7章 主要结论与建议

7．1 本文主要结论

7．2 建议

参考文献

致谢