[发明专利]一种利用丝材电弧熔化制备高强高硬不锈钢的方法

说明书

本发明公开了一种利用丝材电弧熔化制备高强高硬不锈钢的方法，该高强高硬不锈钢采用非熔化极电弧熔化制备的。具体是由不锈钢丝材和低碳钢丝材按一定的质量百分比采用非熔化极电弧同时熔化制成，其二种丝材质量百分比为（41/59）~（59/41）。制备的材料成分为Cr12%~17%。该方法制备的高强高硬不锈钢的抗拉强度达到1100~1400MPa，维氏硬度达到320~450HV。其抗拉强度均超过不锈钢丝材熔敷金属的500~600MPa和低碳钢丝材熔敷金属的400~520MPa；其维氏硬度均超过不锈钢丝材的170~280HV和低碳钢丝材的130~260HV。采用电弧熔化二种普通丝材的方式制备高强高硬不锈钢，使制备高强高硬不锈钢的成本大幅降低，同时制造高强高硬材质的结构件更为方便快捷。

技术领域

本发明属于电弧增材制造技术领域，具体是一种利用丝材电弧熔化制备高强高硬不锈钢的方法。

背景技术

钢铁是工业领域应用最为广泛的材料，且在各行各业的需求度都很高。不锈钢是应用较为广泛的一种钢，尤其在压力容器以及核工业领域具有不可替代的位置。传统不锈钢力学性能较好，能达到500MPa以上，但是在某些对于性能要求高的领域则受到很大的限制。因此，急需一种全面适用的制备高强高硬不锈钢的方法。

专利《一种高强高韧不锈钢及制造方法》(申请号201310682780.8)公开了一种高强不锈钢制造方法，该高强钢对原材料添加特定元素进行真空冶炼、锻造，而后进行后序的热处理工艺，该方法流程繁杂，且很难保证金属元素的稀释率，同时铸件内部存在无法避免的缺陷(如气孔、夹杂)，制造成本较高；专利《一种晶粒尺寸小于100nm的 304奥氏体不锈钢的制备方法》(申请201410753437.2)公开了一种细晶粒尺寸的高强奥氏体不锈钢的制备方法，该方法为在原有材料的基础上进行细晶强化，主要步骤为轧制配合热处理，晶粒尺度甚至达到纳米级别。但该方法实施的成功率有待考证，并不能完全保证晶粒尺度的均匀性，同时该方法会改变原有晶粒排序，有几率致使原材料其他优势性能下降或散失。

发明内容

鉴于以上现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种采用基于双填丝技术的丝材电弧熔化制备高强高硬不锈钢的制备方法，在保证该钢种具有耐腐蚀性能的前提下，其抗拉强度达到1100～1400MPa，维氏硬度达到320～450HV。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用丝材电弧熔化制备高强高硬不锈钢的方法，该高强高硬不锈钢是在非熔化极电弧下同时熔化一定质量分数比的不锈钢丝材(H00Cr21Ni10)和低碳钢丝材(H08Mn2Si)制备的，加热电弧为：等离子电弧或非压缩钨极氩弧；不锈钢丝材(H00Cr21Ni10)和低碳钢丝材(H08Mn2Si)二种丝材的质量分数比为：(41％/59％)～(59％/41％)。

优选的，二种丝材的直径为0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm和2.0mm。

利用丝材电弧熔化制备高强高硬不锈钢的方法，具体步骤如下：

1)预设工艺参数：包括分别根据等离子电弧或非压缩钨极氩弧设定堆覆电流、堆覆速度、离子气和保护气流量，按质量分数比设定二种丝材送丝速度；

2)控制焊枪距离工件高度，在不锈钢基板上选取起弧点，引燃电弧后，同时将不锈钢丝材(H00Cr21Ni10)和低碳钢丝材(H08Mn2Si)送至电弧下熔化按照预设机器人行走轨迹堆覆样件第一层；

3)控制层间温度，待层间温度达到预设值，开始堆覆下一层；

4)重复步骤3)，直至达到预设尺寸要求后停止堆覆。

进一步的，按质量分数比设定二种丝材送丝速度，所述的送丝速度的比值与质量分数的比值相同。