[发明专利]一种随形水冷注塑模具钢件及其制备方法

权利要求书

1.一种随形水冷注塑模具钢件的制备方法，其特征在于，其包括将采用选区激光熔化技术实现增材制造加工得到的模具样品依次进行固溶处理、低温预时效处理以及离子渗氮处理；

所述随形水冷注塑模具钢件的材料选自18Ni马氏体时效钢材或Cr含量高于12wt.%的耐蚀不锈钢材中的至少一种；

所述激光熔化技术的参数为：激光功率为200～500 W，扫描速度为700～1200 mm/s，铺粉层的厚度为20～60 μm，扫描间距为90～130 μm，激光体能量密度为40～120 J/mm³；

所述固溶处理的固溶温度为830℃～900℃，固溶时间为40～80min；

所述低温预时效的时效温度为150℃～350℃，时效时间为60～180min；

低温预时效处理后，模具样品的硬度增量不高于所述模具样品增材制造状态时硬度值的20%，在所述离子渗氮处理时，模具样品的基体温度为450～600℃，渗氮时间为3～10h。

2.根据权利要求1所述的随形水冷注塑模具钢件的制备方法，其特征在于，低温预时效处理后的冷却方式为气冷或油冷。

3.根据权利要求1所述的随形水冷注塑模具钢件的制备方法，其特征在于，离子渗氮的气体为N₂和H₂的混合气体，炉内工作气压为300～800Pa，基体偏压为500～600V。

4.根据权利要求3所述的随形水冷注塑模具钢件的制备方法，其特征在于，N₂气体含量占N₂和H₂的混合气体的体积的20～60%。

5.根据权利要求3所述的随形水冷注塑模具钢件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括在离子渗氮时加入促渗剂。

6.根据权利要求5所述的随形水冷注塑模具钢件的制备方法，其特征在于，所述促渗剂选自CH₄和/或Y₂O₃。

7.根据权利要求3所述的随形水冷注塑模具钢件的制备方法，其特征在于，进行离子渗氮后，模具样品的表面不形成CrN相或脆性的ε-Fe3N相，渗氮的平均速率12.5μm/h，表面孔隙率0.1%。

8.根据权利要求7所述的随形水冷注塑模具钢件的制备方法，其特征在于，进行离子渗氮后，模具样品的表层为氮化物相，厚度≥10μm，硬度为1000~1500HV；

模具样品的次表层为渗氮基体和氮化物，厚度≥90μm，硬度从模具样品的表面至心部呈梯度递减。

9.根据权利要求1~8任一项所述的随形水冷注塑模具钢件的制备方法，其特征在于，所述固溶处理后，低温时效处理前，模具样品的硬度≥模具样品增材制造状态硬度值的75%，表面氧化层厚度≤0.3μm。

10.根据权利要求1~8任一项所述的随形水冷注塑模具钢件的制备方法，其特征在于，在离子渗氮前，所述制备方法包括对低温预时效处理后的模具样品进行离子清洗。

11.根据权利要求10所述的随形水冷注塑模具钢件的制备方法，其特征在于，离子清洗时的工作气压为30～60Pa，电压为700～800V，清洗气体包括Ar和H₂。

12.根据权利要求11所述的随形水冷注塑模具钢件的制备方法，其特征在于，所述清洗气体中，Ar和H₂的气体比例为1：（1~2）。

13.一种随形水冷注塑模具钢件，其特征在于，其由如权利要求1~12任一项所述的随形水冷注塑模具钢件的制备方法制得。