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CN114774807B - 一种用于激光增材制造的17-4ph原料粉末及其制备方法及其不锈钢的制备方法 - Google Patents

一种用于激光增材制造的17-4ph原料粉末及其制备方法及其不锈钢的制备方法 Download PDF

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CN114774807B CN202210440728.0A CN202210440728A CN114774807B CN 114774807 B CN114774807 B CN 114774807B CN 202210440728 A CN202210440728 A CN 202210440728A CN 114774807 B CN114774807 B CN 114774807B
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Abstract

一种用于激光增材制造的17‑4PH原料粉末及其制备方法及其不锈钢的制备方法，它属于增材制造金属材料技术领域。本发明要解决的技术问题为优化合金制备工艺。本发明原料粉末按照质量分数组成为C为0.065‑0.078％、Cr为17.2‑18.0％、Cu为4.2‑5.1％、Nb为0.3‑0.4％、Ni为5.4‑6.0％、Mn为0.28‑0.55％、Ti为0.08‑0.12％、Al为0.015‑0.02％、Si为0.66‑0.71％、Mo为1.3‑2.45％、Co为0.068‑0.88％等。本发明通过改善不锈钢组织成分减少了内部缺陷，通过适当的热处理工艺改善组织均匀成分使材料获得强塑性匹配。

Description

一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末及其制备方法及其 不锈钢的制备方法
技术领域
本发明属于增材制造金属材料技术领域；具体涉及一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末及其制备方法及其不锈钢的制备方法。
背景技术
近年来，激光增材制造技术凭借其独特的技术优势得到了生产领域的广泛关注。针对航天飞行器部件批量小、要求高、试制阶段方案更改频繁的特点，增材制造能够提供一体化生产，解决零件数量多、装配精度要求高的问题，同时无模具生产能够满足设计方案更改实现快速制造。整体化结构设计和增材制造技术的结合，有效降低了生产成本和制造周期，显著提高了发动机的推重比和燃油效率。
国内外的航空航天企业相继将增材制造技术引入各种民用和军用飞行器零部件的制备上，包括各种铰链、支架、内部部件、轻质机身、机身设计，甚至发动机部件，如带有内部冷却通道的涡轮叶片、燃料喷嘴、压缩机以及集成管道系统。激光选区熔化技术在小批次、高精度快速制造上体现出巨大的优势，可有效缩短了航空航天飞行器的迭代和生产周期。
为了满足航空航天制造领域对于发动机部件较高的性能需求，往往采用可承受应力大、耐腐蚀性强的高价值材料，如先进高强钢等。17-4PH不锈钢是一种典型的马氏体沉淀硬化不锈钢，相当于国内牌号的0Cr17Ni4Cu4Nb。17-4PH不锈钢为添加铜元素的沉淀硬化型钢种，具有高强度、硬度和抗腐蚀等特性。经过热处理后，该不锈钢的机械性能更加完善，可以达到高达1100-1300MPa的耐压强度，在飞行器的制造上具有广泛的应用前景。
传统零部件主要采用铸、锻等工艺方法制备。然而铸造工艺难以避免疏松、缩孔、晶粒粗大、偏析严重等缺陷，而锻造技术虽然精度高，产品性能优异，但其加工成本高、生产周期长，且难以加工形状复杂的零部件。作为激光增材制造技术的典型代表，激光选区熔化技术工艺自由度和材料利用率高，突破了铸、锻、焊工艺对产品结构的限制。然而，由于激光选区熔化本身技术限制，产品的内部往往会随机分布小尺寸的空隙、裂纹等缺陷；增材制造过程中的高冷却速度导致形成的强温度梯度，致使沉积态呈现严重的各向异性以及高残余应力。此外，采用激光选区熔化技术制备的17-4PH不锈钢虽然在抗拉强度方面具有较优的性能表现，然而，在塑韧性上则表现的差强人意，明显低于锻件水平。这主要是由于激光选区熔化过程中的的热循环完全不同于传统制造方式，致使其内部组织相比于传统制造手段也有明显的区别。
发明内容
本发明目的是提供了力学性能优异的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末及其制备方法及其不锈钢的制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末的成分按照质量分数组成为：
C为0.05-0.08wt％、Cr为16.5-18.5wt％、Cu为3.5-5.5wt％、Nb为0.25-0.5wt％、Ni为4.5-6.5wt％、Mn为0.05-0.75wt％、Ti为0.02-0.15wt％、Al为0.005-0.03wt％、Si为0.62-0.78wt％、Mo为0.75-3wt％、Co为0.05-0.1wt％、O为0.02-0.05wt％、B为0.02-0.05wt％、S为0.002-0.005wt％、P为0.002-0.01wt％、其余为Fe。
本发明所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末的成分按照质量分数组成为：
C为0.065-0.078wt％、Cr为17.2-18.0wt％、Cu为4.2-5.1wt％、Nb为0.3-0.4wt％、Ni为5.4-6.0wt％、Mn为0.28-0.55wt％、Ti为0.08-0.12wt％、Al为0.015-0.02wt％、Si为0.66-0.71wt％、Mo为1.3-2.45wt％、Co为0.068-0.88wt％、O为0.02-0.03wt％、B为0.035-0.05wt％、S为0.002-0.003wt％、P为0.002-0.005wt％、其余为Fe。
一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末为球形，80wt％的粒径尺寸为20-40μm。
一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末的制备方法，原料通过旋转电极法进行制备所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，制备工艺为雾化室内通入99.9％的高纯氩气进行保护，压力为0.01-0.1MPa，电极转速为30000-50000r/min，所述原料为成分合格的旋转自耗合金电极。
一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末的制备方法，原料通过气雾化法制备所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，气雾化压力2-7MPa，加热功率20-40KW，气液流量比为0.5-0.7，所述原料为成分合格的金属液体。
一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，包括如下步骤：
步骤1、打印基材前处理，待用；
步骤2、采用激光选区熔化进行打印：打印过程采用氩气作为保护气体，控制铺粉厚度为40-41μm，扫描速度为600-1200mm/s，激光功率范围为150～330W，扫描间距为0.8-0.12mm；
步骤3、热等静压处理；
步骤4、固溶热处理；
步骤5、时效热处理。
本发明所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤1的打印基材为316L不锈钢。打印前对打印基材表面进行除锈、除油处理，并采用机加工进行磨光。
本发明所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤2激光选区熔化打印前打印基材的预热温度为100-130℃，激光束按照截面轮廓进行逐行扫描，相邻层间扫描方向旋转67.7°，逐层扫描至打印出完整试样，打印结束后，静置至工作腔内温度降至30℃，随后取出试样并进行残余粉末的清理。
本发明所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，打印前采用Materialise Magics三维设计软件建立试样的三维模型，并对模型进行切片分层。
本发明所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤3中的热等静压处理采用氩气气氛，温度960-1100℃，升温速率为5-15℃/min，压力130-180MPa，在此温度下保温1.5-3h，随炉冷却至150℃后空冷，冷却速度为4-8℃/min。
本发明所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤4中的固溶热处理，将热处理炉抽至10-3Pa，温度加热至1020-1100℃下保温0.5-2.5h，加热速度为5-15℃/min，采用以冷却速率为35-40℃/min的气淬方式冷却至30℃取出；步骤5中时效热处理，将热处理炉抽至10-3Pa，温度加热至480-620℃下保温1-4h,加热速度为5-15℃/min，采用以冷却速率为35-40℃/min的气淬方式冷却至30℃取出，完成热处理。
本发明所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，通过适当提升C含量并添加少量B元素以提升马氏体不锈钢的淬透性，减少残余奥氏体含量；提升Cr元素含量以提升17-4PH的耐蚀性；提升Cu元素含量促进热处理过程中过饱和固溶体中沉淀相的形成，马氏体基体与沉淀强化相的共同作用显著提升了17-4PH不锈钢的强度。另外，Cu元素含量的增加还可以提升不锈钢在酸剂中的耐腐蚀性。Ti元素的添加可以促进TiN的形成以细化晶粒并起到第二相强化的作用；Nb是一种强碳结合元素，通过Nb元素含量的添加促进马氏体组织内部成分均匀化，降低17-4PH的回火脆性。
本发明所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，有效的改善了17-4不锈钢内部组织、得到了组织细小，成分均匀、性能优异的17-4PH不锈钢。
附图说明
图1为具体实施方式一方法制备的所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的实物照片；
图2为具体实施方式一方法制备的所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的沉积态缺陷示意图片；
图3为对比例1方法制备的17-4PH不锈钢的实物照片；
图4为对比例1方法制备的17-4PH不锈钢的沉积态缺陷示意图片。
具体实施方式
具体实施方式一：
一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，包括如下步骤：
步骤1、打印基材前处理，待用；
步骤2、采用激光选区熔化进行打印：打印过程采用氩气作为保护气体，控制铺粉厚度为40-41μm，扫描速度为600-1200mm/s，激光功率范围为150～330W，扫描间距为0.8-0.12mm；
步骤3、热等静压处理；
步骤4、固溶热处理；
步骤5、时效热处理。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤1的打印基材为316L不锈钢。打印前对打印基材表面进行除锈、除油处理，并采用机加工进行磨光。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤2激光选区熔化打印前打印基材的预热温度为100-130℃，激光束按照截面轮廓进行逐行扫描，相邻层间扫描方向旋转67.7°，逐层扫描至打印出完整试样，打印结束后，静置至工作腔内温度降至30℃，随后取出试样并进行残余粉末的清理。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤3中的热等静压处理采用氩气气氛，温度960-1100℃，升温速率为5-15℃/min，压力130-180MPa，在此温度下保温1.5-3h，随炉冷却至150℃后空冷，冷却速度为4-8℃/min。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤4中的固溶热处理，将热处理炉抽至10-3Pa，温度加热至1020-1100℃下保温0.5-2.5h，加热速度为5-15℃/min，采用以冷却速率为35-40℃/min的气淬方式冷却至30℃取出；步骤5中时效热处理，将热处理炉抽至10-3Pa，温度加热至480-620℃下保温1-4h,加热速度为5-15℃/min，采用以冷却速率为35-40℃/min的气淬方式冷却至30℃取出，完成热处理。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末的成分为：
C为0.075wt％、Cr为17.95wt％、Cu为4.33wt％、Nb为0.35wt％、Ni为5.53wt％、Mn为0.37wt％、Ti为0.1wt％、Al为0.018wt％、Si为0.69wt％、Mo为2.28wt％、Co为0.48wt％、O为0.02wt％、B为0.04wt％、S为0.003wt％、P为0.005wt％、其余为Fe。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，不同热处理后的优选材料室温拉伸性能如表1所示，不同热处理后的优选材料200℃高温拉伸性能如表2所示：
表1室温拉伸性能
组别 抗拉强度(MPa) 延伸率(％)
优选例 994 19
固溶后优选例 1060 15
固溶+时效优选例 1226 11
热等静压+固溶+时效优选例 1202 26
表2高温拉伸性能
组别 抗拉强度(MPa) 延伸率(％)
固溶后优选例 1015 10.5
固溶+时效优选例 1080 10.2
热等静压+固溶+时效优选例 1006 16.5
从表1和表2能够看出，通过热等静压+固溶+时效三步热处理后，在抗拉强度有较小损耗的基材上，材料的延展率有大幅提高。
图1为本实施方式一方法制备的所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的实物照片；图2为本实施方式一方法制备的所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的沉积态缺陷示意图片；从图1和图2能够看出，材料的缺陷较少。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，通过适当提升C含量并添加少量B元素以提升马氏体不锈钢的淬透性，减少残余奥氏体含量；提升Cr元素含量以提升17-4PH的耐蚀性；提升Cu元素含量促进热处理过程中过饱和固溶体中沉淀相的形成，马氏体基体与沉淀强化相的共同作用显著提升了17-4PH不锈钢的强度。另外，Cu元素含量的增加还可以提升不锈钢在酸剂中的耐腐蚀性。Ti元素的添加可以促进TiN的形成以细化晶粒并起到第二相强化的作用；Nb是一种强碳结合元素，通过Nb元素含量的添加促进马氏体组织内部成分均匀化，降低17-4PH的回火脆性。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，有效的改善了17-4不锈钢内部组织、得到了组织细小，成分均匀、性能优异的17-4PH不锈钢。
对比例1：
对比例采用常规方法进行激光增材制造打印。
对比例1的17-4PH原料粉末的成分为：
C为0.05wt％、Cr为16.5wt％、Cu为4.02wt％、Nb为0.3wt％、Ni为5.1wt％、Mn为0.05wt％、Ti为0.05wt％、Al为0.01wt％、Si为0.7wt％、Mo为2.02wt％、Co为0.2wt％、O为0.02wt％、S为0.002wt％、P为0.006wt％、其余为Fe。
对比例制备的17-4PH不锈钢，不同热处理后的材料室温拉伸性能如表3所示，不同热处理后的材料200℃高温拉伸性能如表4所示：
表3室温拉伸性能
组别 抗拉强度(MPa) 延伸率(％)
对比例 922 13.2
固溶后对比例 1011 13
固溶+时效对比例 1148 8
热等静压+固溶+时效对比例 1180 20.5
表4高温拉伸性能
组别 抗拉强度(MPa) 延伸率(％)
固溶后对比例 1004 9
固溶+时效对比例 994 8.4
固溶+时效+热等静压对比例 998 14.8
从表3和表4的数据，和表1和表2对比看，表1和表2的材料拉伸性能更好，延展率更高。
图3为对比例方法制备17-4PH不锈钢的实物照片；图4为对比例方法制备17-4PH不锈钢的沉积态缺陷示意图片；从图3和图4能够看出，材料的缺陷较多。
具体实施方式二：
一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末的成分按照质量分数组成为：
C为0.05-0.08wt％、Cr为16.5-18.5wt％、Cu为3.5-5.5wt％、Nb为0.25-0.5wt％、Ni为4.5-6.5wt％、Mn为0.05-0.75wt％、Ti为0.02-0.15wt％、Al为0.005-0.03wt％、Si为0.62-0.78wt％、Mo为0.75-3wt％、Co为0.05-0.1wt％、O为0.02-0.05wt％、B为0.02-0.05wt％、S为0.002-0.005wt％、P为0.002-0.01wt％、其余为Fe。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，通过适当提升C含量并添加少量B元素以提升马氏体不锈钢的淬透性，减少残余奥氏体含量；提升Cr元素含量以提升17-4PH的耐蚀性；提升Cu元素含量促进热处理过程中过饱和固溶体中沉淀相的形成，马氏体基体与沉淀强化相的共同作用显著提升了17-4PH不锈钢的强度。另外，Cu元素含量的增加还可以提升不锈钢在酸剂中的耐腐蚀性。Ti元素的添加可以促进TiN的形成以细化晶粒并起到第二相强化的作用；Nb是一种强碳结合元素，通过Nb元素含量的添加促进马氏体组织内部成分均匀化，降低17-4PH的回火脆性。
具体实施方式三：
根据具体实施方式二所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末的成分按照质量分数组成为：
C为0.065-0.078wt％、Cr为17.2-18.0wt％、Cu为4.2-5.1wt％、Nb为0.3-0.4wt％、Ni为5.4-6.0wt％、Mn为0.28-0.55wt％、Ti为0.08-0.12wt％、Al为0.015-0.02wt％、Si为0.66-0.71wt％、Mo为1.3-2.45wt％、Co为0.068-0.88wt％、O为0.02-0.03wt％、B为0.035-0.05wt％、S为0.002-0.003wt％、P为0.002-0.005wt％、其余为Fe。
具体实施方式四：
根据具体实施方式二所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末为球形，80wt％的粒径尺寸为20-40μm。
具体实施方式五：
根据具体实施方式二所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末的制备方法，原料通过旋转电极法进行制备所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，制备工艺为雾化室内通入99.9％的高纯氩气进行保护，压力为0.01-0.1MPa，电极转速为30000-50000r/min，所述原料为旋转自耗合金电极。
具体实施方式六：
根据具体实施方式二所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末的制备方法，原料通过气雾化法制备所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末，气雾化压力2-7MPa，加热功率20-40KW，气液流量比为0.5-0.7，所述原料为成分合格的金属液体。
具体实施方式七：
根据具体实施方式二所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，包括如下步骤：
步骤1、打印基材前处理，待用；
步骤2、采用激光选区熔化进行打印：打印过程采用氩气作为保护气体，控制铺粉厚度为40-41μm，扫描速度为600-1200mm/s，激光功率范围为150～330W，扫描间距为0.8-0.12mm；
步骤3、热等静压处理；
步骤4、固溶热处理；
步骤5、时效热处理。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，有效的改善了17-4不锈钢内部组织、得到了组织细小，成分均匀、性能优异的17-4PH不锈钢。
具体实施方式八：
根据具体实施方式七所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤1的打印基材为316L不锈钢。打印前对打印基材表面进行除锈、除油处理，并采用机加工进行磨光。
具体实施方式九：
根据具体实施方式七所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤2激光选区熔化打印前打印基材的预热温度为100-130℃，激光束按照截面轮廓进行逐行扫描，相邻层间扫描方向旋转67.7°，逐层扫描至打印出完整试样，打印结束后，静置至工作腔内温度降至30℃，随后取出试样并进行残余粉末的清理。
具体实施方式十：
根据具体实施方式二所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤3中的热等静压处理采用氩气气氛，温度960-1100℃，升温速率为5-15℃/min，压力130-180MPa，在此温度下保温1.5-3h，随炉冷却至150℃后空冷，冷却速度为4-8℃/min。
具体实施方式十一：
根据具体实施方式二所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤4中的固溶热处理，将热处理炉抽至10-3Pa，温度加热至1020-1100℃下保温0.5-2.5h，加热速度为5-15℃/min，采用以冷却速率为35-40℃/min的气淬方式冷却至30℃取出；步骤5中时效热处理，将热处理炉抽至10-3Pa，温度加热至480-620℃下保温1-4h,加热速度为5-15℃/min，采用以冷却速率为35-40℃/min的气淬方式冷却至30℃取出，完成热处理。
具体实施方式十二：
一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，包括如下步骤：
步骤1、打印基材前处理，待用；
步骤2、采用激光选区熔化进行打印：打印过程采用氩气作为保护气体，控制铺粉厚度为40μm，扫描速度为600mm/s，激光功率范围为150W，扫描间距为0.8mm；
步骤3、热等静压处理；
步骤4、固溶热处理；
步骤5、时效热处理。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤1的打印基材为316L不锈钢。打印前对打印基材表面进行除锈、除油处理，并采用机加工进行磨光。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤2激光选区熔化打印前打印基材的预热温度为100℃，激光束按照截面轮廓进行逐行扫描，相邻层间扫描方向旋转67.7°，逐层扫描至打印出完整试样，打印结束后，静置至工作腔内温度降至30℃，随后取出试样并进行残余粉末的清理。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤3中的热等静压处理采用氩气气氛，温度960℃，升温速率为5℃/min，压力130MPa，在此温度下保温1.5h，随炉冷却至150℃后空冷，冷却速度为4℃/min。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤4中的固溶热处理，将热处理炉抽至10-3Pa，温度加热至1020℃下保温1h，加热速度为5℃/min，采用以冷却速率为35℃/min的气淬方式冷却至30℃取出；步骤5中时效热处理，将热处理炉抽至10-3Pa，温度加热至480℃下保温2h,加热速度为5℃/min，采用以冷却速率为35℃/min的气淬方式冷却至30℃取出，完成热处理。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末的成分为：
C为0.065wt％、Cr为17.2wt％、Cu为4.2wt％、Nb为0.3％、Ni为5.4wt％、Mn为0.28wt％、Ti为0.08wt％、Al为0.015wt％、Si为0.66wt％、Mo为1.3wt％、Co为0.068wt％、O为0.02wt％、B为0.035wt％、S为0.002wt％、P为0.002wt％、其余为Fe。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，有效的改善了17-4不锈钢内部组织、得到了组织细小，成分均匀、性能优异的17-4PH不锈钢。
具体实施方式十三：
一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，包括如下步骤：
步骤1、打印基材前处理，待用；
步骤2、采用激光选区熔化进行打印：打印过程采用氩气作为保护气体，控制铺粉厚度为41μm，扫描速度为1200mm/s，激光功率范围为330W，扫描间距为0.12mm；
步骤3、热等静压处理；
步骤4、固溶热处理；
步骤5、时效热处理。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤1的打印基材为316L不锈钢。打印前对打印基材表面进行除锈、除油处理，并采用机加工进行磨光。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤2激光选区熔化打印前打印基材的预热温度为130℃，激光束按照截面轮廓进行逐行扫描，相邻层间扫描方向旋转67.7°，逐层扫描至打印出完整试样，打印结束后，静置至工作腔内温度降至30℃，随后取出试样并进行残余粉末的清理。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤3中的热等静压处理采用氩气气氛，温度1100℃，升温速率为15℃/min，压力180MPa，在此温度下保温3h，随炉冷却至150℃后空冷，冷却速度为8℃/min。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，步骤4中的固溶热处理，将热处理炉抽至10-3Pa，温度加热至1100℃下保温2.5h，加热速度为15℃/min，采用以冷却速率为40℃/min的气淬方式冷却至30℃取出；步骤5中时效热处理，将热处理炉抽至10-3Pa，温度加热至620℃下保温4h,加热速度为15℃/min，采用以冷却速率为40℃/min的气淬方式冷却至30℃取出，完成热处理。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末的成分为：
C为0.078wt％、Cr为18.0wt％、Cu为5.1wt％、Nb为0.4wt％、Ni为6.0wt％、Mn为0.55wt％、Ti为0.12wt％、Al为0.02wt％、Si为0.71wt％、Mo为2.45wt％、Co为0.88wt％、O为0.03wt％、B为0.05wt％、S为0.003wt％、P为0.005wt％、其余为Fe。
本实施方式所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，有效的改善了17-4不锈钢内部组织、得到了组织细小，成分均匀、性能优异的17-4PH不锈钢。

Claims (1)

1.一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、打印基材前处理，待用；
步骤1的打印基材为316L不锈钢，打印前对打印基材表面进行除锈、除油处理，并采用机加工进行磨光；
步骤2、采用激光选区熔化进行打印：打印过程采用氩气作为保护气体，控制铺粉厚度为40-41μm，扫描速度为600-1200mm/s，激光功率范围为150～330W，扫描间距为0.8-0.12mm；
步骤2激光选区熔化打印前打印基材的预热温度为100-130℃，激光束按照截面轮廓进行逐行扫描，相邻层间扫描方向旋转67.7°，逐层扫描至打印出完整试样，打印结束后，静置至工作腔内温度降至30℃，随后取出试样并进行残余粉末的清理；
步骤3、热等静压处理；
步骤3中的热等静压处理采用氩气气氛，温度960-1100℃，升温速率为5-15℃/min，压力130-180MPa，在此温度下保温1.5-3h，随炉冷却至150℃后空冷，冷却速度为4-8℃/min；
步骤4、固溶热处理；
步骤4中的固溶热处理，将热处理炉抽至10-3Pa，温度加热至1020-1100℃下保温0.5-2.5h，加热速度为5-15℃/min，采用以冷却速率为35-40℃/min的气淬方式冷却至30℃取出；步骤5中时效热处理，将热处理炉抽至10-3Pa，温度加热至480-620℃下保温1-4h,加热速度为5-15℃/min，采用以冷却速率为35-40℃/min的气淬方式冷却至30℃取出，完成热处理；
步骤5、时效热处理；
所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末的成分为：
C为0.075wt％、Cr为17.95wt％、Cu为4.33wt％、Nb为0.35wt％、Ni为5.53wt％、Mn为0.37wt％、Ti为0.1wt％、Al为0.018wt％、Si为0.69wt％、Mo为2.28wt％、Co为0.48wt％、O为0.02wt％、B为0.04wt％、S为0.003wt％、P为0.005wt％、其余为Fe；
所述的一种用于激光增材制造的17-4PH原料粉末制备17-4PH不锈钢的方法有效的改善了17-4PH不锈钢内部组织、得到了组织细小，成分均匀、性能优异的17-4PH不锈钢。
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