[发明专利]低碳钢合金组成物、粉体及含其的工件的制造方法

说明书

本发明提供一种低碳钢合金组成物、粉体及含其的工件的制造方法。其中低碳钢合金组成物，包含：98.5‑99.7重量份的铁，0.1‑0.3重量份的碳，0.1‑0.6重量份的硅，以及0.15‑0.45重量份的铬。上述合金组成物经气体喷雾的方式制成粉体，再以激光积层烧熔该粉体可完成合金工件。

技术领域

本发明涉及金属材料制备领域，尤其是涉及一种低碳钢合金组成物及含其的工件的制造方法。

背景技术

积层制造被誉为第三次工业革命，对于模具、航太零组件、工具等产业带来新的挑战及变革，金属积层制造不仅能减少传统金属产业的生产工序，半成品即具有近净形(near-net shape)的特点，还具有产品几何结构不受限制的优异特性，现阶段工业模具产业还是以减法制造为主流，然而相较于传统制作工艺，积层制造应用于生产模仁/模具上具有简化复杂工序的优势，可制造几何形状复杂的工件，解决因减法制造限制而无法达成的几何设计问题，使得工业模具可通过更自由的几何设计制作高功能性、高寿命的工业模仁/模具，例如于模具内部设计复杂的异形水路，有效率的带走加工时所产生的热能，可同时提升生产稳定度及生产效能，进而提升产业竞争力。

传统的低碳钢材料相对的含锰(Mn)量较多，经激光烧熔后Mn易挥发，直接影响碳钢材料机械强度和韧性。而在制作激光积层烧熔时使用高真圆度、高流动性低碳钢合金粉体是可以使成形件的机械性质与硬度优于传统低碳钢材料。

所以，开发一种适用于激光积层制造及热喷涂方式的低碳钢合金组成物，为当前重要的课题。

发明内容

本发明的的目的在于提供一种低碳钢合金组成物以及以该组成物制造工件的方法，以解决上述问题。

为达上述目的，本发明一实施例提供的低碳钢合金组成物，包含：98.5-99.7重量份的铁，0.1-0.3重量份的碳，0.1-0.6重量份的硅，以及0.15-0.45重量份的铬。

本发明另一实施例中，该低碳钢合金组成物还包含微量的锰，例如是小于0.1重量份的锰。

根据本发明的公开内容，还提供以气体喷雾的方式将该低碳钢合金组成物制成粉体。在一实施例中，该粉体的粒径为5μm～200μm。

根据本发明的公开内容，将该低碳钢合金组成物制成粉体后以激光积层制造、等离子喷涂、电弧喷涂等方式制成工件。

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

附图说明

图1为本发明一实施例的低碳钢组合物制得的粉体的SEM分析图；

图2为本发明一实施例的低碳钢组合物制得的粉体经激光积层烧熔后的工件示意图；

图3为本发明一实施例的低碳钢组合物制得的粉体经激光积层烧熔工件的截面金相图；

图4为比较例的传统低碳钢粉体经激光积层烧熔后的工件示意图；

图5为比较例的传统低碳钢粉体经激光积层烧熔工件的截面金相图。

具体实施方式

在下述内容中，经由本发明的公开内容，开发激光积层制造用的低碳钢合金粉体材料，由低碳钢合金组成物所制成，该组成物的主要成分为铁(Fe)，经由合金组成分中各成分的设计及微量元素的添加(例如碳元素(C)、硅元素(Si)、铬元素(Cr)等)，避免该粉体于激光源的烧熔过程中，因低熔点(高蒸气压)元素的挥发而影响成形的工件的致密度与机械性质，进而提升低碳钢合金成形工件的机械强度。