[发明专利]一种高强度高加工硬化不锈钢增材制造方法

说明书

本发明提供了一种TIG电弧增材制造高强度高加工硬化304不锈钢材料的制备方法，属于合金涂层及其制备技术领域。本发明的具体制备方法为：将ER304焊丝放入氩弧焊机的送丝器中均匀送丝，对45号钢基材表面进行熔覆，制备得到的不锈钢熔覆层的力学性能相对于传统的304不锈钢板材有很大提高，满足实际生产需要，并促进了不锈钢材料在表面工程上的广泛应用，本发明制备304不锈钢材料的成本低、工作效率高、减少凝固缺陷、适应性强。在平面上单道电弧熔覆平均厚度为1mm左右，熔覆后未发现裂纹。严格按照本发明的制备方法制备得到的电弧熔覆工件，具有高强度和高加工硬化特点，大大提高了使用性能，减少了材料破坏，大幅提高了使用寿命。

技术领域

本发明属于合金涂层及其制备技术领域，具体涉及一种高强度高加工硬化不锈钢增材制造方法。

背景技术

304不锈钢因具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和优异的焊接性、良好的成形性而成为应用最为广泛的一种铬-镍不锈钢。但其强度相对较低，限制了其在一些对强度要求较高的服役环境下的应用，因此提高其强度不仅能扩展其应用范围还能很大程度上减少材料的破坏失效和消耗，对资源的可持续发展有着重要的意义。

45钢作为一种综合性能良好的优质碳素结构钢，广泛应用于机械领域，但其在服役环境下易生锈，从而导致材料损失或失效。目前工业中主要通过电镀Cr技术在基体表面制备耐蚀涂层，但电镀Cr技术具有比较严重的环境污染问题，多数国家已对电镀Cr技术产业进行了限制，对其在表面改性方面的应用有一定制约。激光熔覆技术具有比较小的环境污染，在业内有一定的推广应用，但其稀释率高，热输入大，后续加工材料去除量大，造成极大的材料浪费，限制了其大规模的推广应用。最近兴起的超高速激光熔覆技术虽然规避了常规激光熔覆的缺点，但其加工成本太高以及技术不成熟而导致其应用广泛性不高。

发明内容

在本发明旨在针对现有技术中的上述不足，提供一种高强度高加工硬化不锈钢增材制造方法，以期改善或解决上述问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种高强度高加工硬化不锈钢增材制造方法，包括以下步骤：

S1、对45钢基材进行预处理；

S2、熔覆前将熔覆部位缓慢均匀预热；

S3、将预处理后的45钢基材采用三爪卡盘固定于设备的坐标系内；

S4、将焊丝安装在氩弧装置的送丝器中；

S5、确定最佳熔覆工艺参数；

S6、根据最佳的工艺参数采用氩弧熔覆方法通过均匀送丝在45钢基材表面制备高强度高加工硬化不锈钢材料；

优选地，S1中的预处理，包括：

依次采用400#、800#、1200#、1500#、2000#砂纸打磨45钢基材，进行除锈处理，并用丙酮和酒精清洗，干燥。

优选地，S2中的均匀预热温度控制在150℃～200℃。

优选地，焊丝的型号为ER304不锈钢焊丝，直径为Φ1.2 mm。

优选地，S5中的最佳熔覆工艺参数，包括：

熔覆电流150 A，热丝电流55 A，熔覆速度90 mm /min，气体流量为15 L/min，出丝速度为0.3 m/min，搭接间距为-3.5 mm。

优选地，在熔覆前对焊丝进行预热处理，热丝电流为55A。

本发明采用电弧熔覆方法在45钢基材上熔覆制备304不锈钢材料，通过调整熔覆过程的工艺参数来制备力学性能优良的不锈钢熔覆材料。本发明的优点在于：

（1）本发明提出了一种用电弧熔覆方法制备高强度高加工硬化不锈钢材料的可行性，采用本发明制备的不锈钢材料最大抗拉强度为1148Mpa，远超45钢和304不锈钢板材；其加工硬化指数也得到大幅提高，接近45钢的3倍，甚至超过了304不锈钢板材的5倍；