[发明专利]一种增材制造H13钢的方法

说明书

本发明公开了一种增材制造H13钢的方法，涉及增材制造模具钢后端热处理技术领域，包括S1、选材：选用15‑53μm的H13钢粉末；S2、干燥：H13钢粉末在保护气氛下干燥；S3、打印：在CAD建模软件上打印H13钢；S4、固溶处理：将增材制造成形的H13钢型材进行固溶处理；S5、时效热处理：将固溶后的H13钢型材进行双时效热处理然后空冷至室温；本发明热处理工艺后打印态H13钢，相比于铸造态的H13钢内部的微观组织缺陷更少，孔隙大幅的减少，晶粒细化明显，组织均匀。

技术领域

本发明涉及增材制造模具钢后端热处理技术领域，具体是涉及一种增材制造H13钢的方法。

背景技术

增材制造技术(Additive Manufacturing,AM)的是近年来在金属加工领域兴起的一种全新的材料加工技术，它采用高能量密度激光器或者电子束发射器作为热源,能量光斑集中在20～100μm的范围内,选择熔化颗粒直径在5～50μm间的球形金属粉末,可以得到高自由度的复杂金属构件,生成近净100％的高致密度零件。如此的加工技术的发展，带动着我国模具钢行业的快速发展，模具被称为“工业之母”，很多加工制造业依靠模具工业才能规模性开展。

H13模具钢是一种在传统行业使用非常广泛的热加工工具钢，碳含量为0.32-0.45wt％。H13钢因其耐磨性、高的红硬性、高温热稳定性，同时具有良好的韧性和延展性以抵抗模具使用中常见的疲劳应力，而通常用于塑料注塑模具以及制造冲击载荷大的模具。

传统的H13钢的制备主要是铸锻工艺。此种工艺难以加工形状复杂的零部件。锻件组织中存在严重的宏观带状偏析，且存在有有粗大的魏氏组织；在锻造后由于缓冷不均等因素容易产生内应力，导致H13容易产生裂纹，同时在锻造时候容易夹杂或缩孔疏松。

上述阐述的问题影响了H13钢的组织性能，对在实际工况下的使用造成了挑战，同时也限制了H13钢在更多方向的应用的可能性。

在最近几年，增材制造技术的极大发展对优化上述问题提供了新的方法。增材制造技术可以精确控制激光的功率、扫描速速、扫描间距、铺粉层厚等工艺参数，而且由于增材制造成形具有快速冷却和快速凝固的成形特点，目前对于H13钢已经可以做到形成力学性能优异、无宏观偏析、组织细小、致密度高的打印件。

对于结构精细、内部冷却流道复杂的模具，采用锻造等传统制造方法加工难度大，而采用增材制造技术可直接制造出满足要求的模具。

增材制造技术在成形H13钢时候因为激光功率大，会瞬时熔化H13金属粉末颗粒形成微熔池，然后快速冷却，这相当于使H13钢进行了一次局部固溶，从而使固溶度高于传统的锻造H13钢。

增材制造成形H13模具钢组织主要由bcc结构的马氏体和部分fcc结构的残余奥氏体组成。由于微熔池连续冷却速度高于冷却的临界淬火速度，因此增材制造成形的组织主要以马氏体为主；过大的冷却速速同时也会抑制碳化物的形成，使局部合金元素含量较高，这会导致奥氏体趋于稳定，降低了Ms点，从而会产生少量的fcc结构的残余奥氏体。

同时，在选取激光熔化成形过程中，H13钢内部会产生少量的成分偏析，也会温度过高存在少量的微孔，还有一些未融化的细颗粒。因此需要对选取激光熔化成形的H13钢做一些后端热处理，希望通过此种热处理方案，进一步提高打印态H113钢的性能，强化其在实际工况中的表现，为增材制造成形H13钢的应用和推广提供重要依据和热处理方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种增材制造H13钢的方法。

本发明的技术方案是：一种增材制造H13钢的方法，包括以下步骤：

S1：选材