CN107470629A - 一种增材构件热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种增材构件热处理工艺，用于提高增材构件的整体力学性能指标，包括以下步骤：退火，对增材构件进行退火处理；淬火，对经过退火处理的增材构件进行两次淬火处理，先进行低温淬火，然后再进行高温淬火。本申请提供的热处理工艺，可以提高增材构件的整体力学性能指标，满足航空领域的使用要求。

Description

一种增材构件热处理工艺
技术领域
本申请涉及热处理技术领域，特别是涉及一种增材构件热处理工艺。
背景技术
增材制造俗称3D打印，是通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。增材制造技术的出现使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。
目前，国内关于增材构件的热处理工艺主要还是依据传统铸锻件热处理工艺进行经验试错。然而依据传统铸锻件热处理工艺处理后的增材构件无法满足在航空领域对关键零部件的应用要求。因此，如何提高并改善增材构件的综合性能指标，并满足航空领域的需求，成为了增材制造领域亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种增材构件热处理工艺，可以提高增材构件的整体力学性能指标，满足航空领域的使用要求。
本发明提供的技术方案如下：
一种增材构件热处理工艺，用于提高增材构件的整体力学性能指标，其特征在于，包括以下步骤：
退火，对增材构件进行退火处理；
联合淬火，对经过退火处理的增材构件进行两次淬火处理，先进行低温淬火，然后再进行高温淬火。
优选的，联合淬火步骤重复三联至五联。
优选的，联合淬火步骤重复三联。
优选的，联合淬火步骤的具体操作为：将增材构件加热至720℃至780℃后保温，保温时间为10h至15h，冷却；将构件再次随炉升温至980℃至1020℃后保温，保温时间为5min至15min，冷却。
优选的，联合淬火步骤中，采用水冷、油冷盐、水冷的方法。
优选的，退火步骤的具体操作为：将增材构件放置于温度为420℃至480℃真空热处理炉中保温，保温时间为45min至60min，再次随炉升温至720℃至780℃后保温，保温时间为1h至2h，然后随炉冷却至600℃后空冷。
优选的，联合淬火步骤的具体操作为：将增材构件加热至720℃至750℃后保温，保温时间为12h至15h，水冷；水冷后取出增材构件，再次随炉升温至980℃至1020℃后保温，保温时间为5min至10min，水冷。
优选的，退火步骤的具体操作为：将增材构件加热至420℃后保温，保温时间为45min，再次随炉升温至780℃后保温，保温时间为1h，然后随炉冷却至600℃后空冷。
本发明提供的一种增材构件热处理工艺，对传统的增材构件的热处理工艺进行了改进，开发出适用于增材构件的热处理工艺，首先通过退火步骤对增材构件进行应力的去除，然后通过联合淬火步骤使得增材构件的室温抗拉强度、室温屈服强度、延伸率、高温抗拉强度，高温持久性能的大幅度提升，可以满足航空领域对高性能钴铬钼合金构件的性能要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的一种增材构件热处理工艺对钴铬钼合金增材构件热处理后的构件的显微组织；
图2为本发明实施例1提供的一种增材构件热处理工艺对钴铬钼合金增材构件热处理前的构件的显微组织。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本发明提供的一种增材构件热处理工艺，用于提高增材构件的整体力学性能指标，其特征在于，包括以下步骤：
退火，对增材构件进行退火处理；
联合淬火，对经过退火处理的增材构件进行两次淬火处理，先进行低温淬火，然后再进行高温淬火，冷却。
其中，联合淬火步骤重复三联至五联。
其中，联合淬火步骤重复三联。
其中，联合淬火步骤的具体操作为：将增材构件加热至720℃至780℃后保温，保温时间为10h至15h，冷却；将构件再次随炉升温至980℃至1020℃后保温，保温时间为5min至15min，冷却。
其中，联合淬火步骤中，采用水冷、油冷盐、水冷的方法。
其中，退火步骤的具体操作为：将增材构件放置于温度为420℃至480℃真空热处理炉中保温，保温时间为45min至60min，再次随炉升温至720℃至780℃后保温，保温时间为1h至2h，然后随炉冷却至600℃后空冷。
优选的，联合淬火步骤的具体操作为：将增材构件加热至720℃至750℃后保温，保温时间为12h至15h，水冷；水冷后取出增材构件，再次随炉升温至980℃至1020℃后保温，保温时间为5min至10min，水冷。
优选的，退火步骤的具体操作为：将增材构件加热至420℃后保温，保温时间为45min，再次随炉升温至780℃后保温，保温时间为1h，然后随炉冷却至600℃后空冷。
本发明提供的一种增材构件热处理工艺可用于对钴铬钼合金增材构件进行热处理，其中，钴铬钼合金增材构件的化学成分的范围为：Cr：29.22-30wt.％、Mo：5-7wt.％、W:≤0.2wt.％、Ni：≤1wt.％、Fe：≤0.75wt.％、C:≤0.1wt.％、Si：≤1wt.％、Mn：≤1wt.％、S：≤0.01wt.％、P：≤0.02wt.％、N:≤0.25、Co：Bal。
上述钴铬钼合金增材构件经本发明提供热处理工艺进行处理后，钴铬钼合金增材构件的力学性能为：室温抗拉强度到达1400MPa至1600MPa，屈服强度到达1100MPa至1200MPa，延伸率＞25％，在环境温度为800℃高温时的抗拉强度达到800MPa至900MPa，高温持久性能为在环境温度为800℃时，持久强度为176MPa的持续时间大于40h。
实施例1：
本发明实施例1提供的一种增材构件热处理工艺，实现对钴铬钼合金增材构件的热处理，其中，钴铬钼合金增材构件的化学成分为：Cr：29.22wt.％、Mo：6.07wt.％、W:0.01wt.％、Ni：0.06wt.％、Fe：0.18wt.％、C:0.05wt.％、Si：0.2wt.％、Mn：0.47wt.％、S：0.005wt.％、P：0.01wt.％、Co：Bal。
本发明实施例1提供的一种增材构件热处理工艺主要包括以下步骤：
退火，将钴铬钼合金增材构件加热至420℃后保温，保温时间为45min，再次随炉升温至780℃后保温，保温时间为1h，然后随炉冷却至600℃后空冷。
一联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至720℃后保温，保温时间为10h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至980后保温，保温时间为5min，然后水冷。
二联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至720℃后保温，保温时间为10h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至980后保温，保温时间为5min，然后水冷。
三联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至720℃后保温，保温时间为10h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至980后保温，保温时间为5min，然后水冷。
具体的，一联淬火表示第一次进行联合淬火步骤，二联淬火表示第二次进行联合淬火步骤，三联淬火表示第三次进行联合淬火步骤。
对比例1：
针对本发明实施例1提供有对比例1，实现对钴铬钼合金增材构件的热处理，其中，钴铬钼合金增材构件的化学成分为：Cr：29.22wt.％、Mo：6.07wt.％、W:0.01wt.％、Ni：0.06wt.％、Fe：0.18wt.％、C:0.05wt.％、Si：0.2wt.％、Mn：0.47wt.％、S：0.005wt.％、P：0.01wt.％、Co：Bal。
对比例1主要包含以下步骤：
退火，将钴铬钼合金增材构件加热至420℃后保温，保温时间为45min，再次随炉升温至780℃后保温，保温时间为1h，然后随炉冷却至600℃后空冷。
一联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至700℃后保温，保温时间为9h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至950后保温，保温时间为3min，然后水冷。
二联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至700℃后保温，保温时间为9h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至950后保温，保温时间为3min，然后水冷。
三联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至700℃后保温，保温时间为9h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至950后保温，保温时间为3min，然后水冷。
具体的，一联淬火表示第一次进行联合淬火步骤，二联淬火表示第二次进行联合淬火步骤，三联淬火表示第三次进行联合淬火步骤。
经测试，通过实施例1与对比例1中的热处理工艺进行热处理后的钴铬钼合金构件，其力学性能如表1所示：
表1：实施例1与对比例1中钴铬钼合金增材构件的力学性能指标
测试数据表明，如图1所示，经过实施例1热处理后的钴铬钼合金增材构件，其室温抗拉强度、室温屈服强度、延伸率、高温抗拉强度，高温持久性能均明显高于如图2所示的对比例1处理后的钴铬钼合金增材构件。
实施例2
本发明实施例2提供的一种增材构件热处理工艺主要包括以下步骤：
退火，将钴铬钼合金增材构件加热至420℃后保温，保温时间为45min，再次随炉升温至780℃后保温，保温时间为1h，然后随炉冷却至600℃后空冷。
一联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至780℃后保温，保温时间为10h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至1020后保温，保温时间为5min，然后水冷。
二联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至780℃后保温，保温时间为10h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至1020后保温，保温时间为5min，然后水冷。
三联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至780℃后保温，保温时间为10h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至1020后保温，保温时间为5min，然后水冷。
具体的，一联淬火表示第一次进行联合淬火步骤，二联淬火表示第二次进行联合淬火步骤，三联淬火表示第三次进行联合淬火步骤。
对比例2：
针对本发明实施例2提供有对比例2，实现对钴铬钼合金增材构件的热处理，其中，钴铬钼合金增材构件的化学成分为：Cr：29.22wt.％、Mo：6.07wt.％、W:0.01wt.％、Ni：0.06wt.％、Fe：0.18wt.％、C:0.05wt.％、Si：0.2wt.％、Mn：0.47wt.％、S：0.005wt.％、P：0.01wt.％、Co：Bal。
对比例2主要包含以下步骤：
退火将钴铬钼合金增材构件加热至420℃后保温，保温时间为45min，再次随炉升温至780℃后保温，保温时间为1h，然后随炉冷却至600℃后空冷。
一联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至800℃后保温，保温时间为15h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至1030后保温，保温时间为20min，然后水冷。
二联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至800℃后保温，保温时间为15h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至1030后保温，保温时间为20min，然后水冷。
三联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至800℃后保温，保温时间为15h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至1030后保温，保温时间为20min，然后水冷。
具体的，一联淬火表示第一次进行联合淬火步骤，二联淬火表示第二次进行联合淬火步骤，三联淬火表示第三次进行联合淬火步骤。
经测试，通过实施例2与对比例2中的热处理工艺进行热处理后的钴铬钼合金构件，其力学性能如表2所示：
表2：实施例2与对比例2中钴铬钼合金增材构件的力学性能指标
测试数据表明，经过实施例2热处理后的钴铬钼合金增材构件，其室温抗拉强度、室温屈服强度、延伸率、高温抗拉强度，高温持久性能均明显高于对比例2处理后的钴铬钼合金增材构件。
实施例3：
本发明实施例3提供的一种增材构件热处理工艺，实现对钴铬钼合金增材构件的热处理，其中，钴铬钼合金增材构件的化学成分为：Cr：29.22wt.％、Mo：6.07wt.％、W:0.01wt.％、Ni：0.06wt.％、Fe：0.18wt.％、C:0.05wt.％、Si：0.2wt.％、Mn：0.47wt.％、S：0.005wt.％、P：0.01wt.％、Co：Bal。
本发明实施例3提供的一种增材构件热处理工艺主要包括以下步骤：
退火，将钴铬钼合金增材构件加热至420℃后保温，保温时间为45min，再次随炉升温至780℃后保温，保温时间为1h，然后随炉冷却至600℃后空冷。
一联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至750℃后保温，保温时间为12h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至1000后保温，保温时间为10min，然后水冷。
二联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至750℃后保温，保温时间为12h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至1000后保温，保温时间为10min，然后水冷。
三联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至750℃后保温，保温时间为12h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至1000后保温，保温时间为10min，然后水冷。
具体的，一联淬火表示第一次进行联合淬火步骤，二联淬火表示第二次进行联合淬火步骤，三联淬火表示第三次进行联合淬火步骤。
对比例3：
针对本发明实施例3提供有对比例3，实现对钴铬钼合金增材构件的热处理，其中，钴铬钼合金增材构件的化学成分为：Cr：29.22wt.％、Mo：6.07wt.％、W:0.01wt.％、Ni：0.06wt.％、Fe：0.18wt.％、C:0.05wt.％、Si：0.2wt.％、Mn：0.47wt.％、S：0.005wt.％、P：0.01wt.％、Co：Bal。
对比例3主要包含以下步骤：
退火，将钴铬钼合金增材构件加热至420℃后保温，保温时间为45min，再次随炉升温至780℃后保温，保温时间为1h，然后随炉冷却至600℃后空冷。
一联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至700℃后保温，保温时间为12h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至1030后保温，保温时间为10min，然后水冷。
二联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至700℃后保温，保温时间为12h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至1030后保温，保温时间为10min，然后水冷。
三联淬火，将钴铬钼合金增材构件加热至700℃后保温，保温时间为12h，然后水冷；水冷后取出钴铬钼合金增材构件，再次随炉升温至1030后保温，保温时间为10min，然后水冷。
具体的，一联淬火表示第一次进行联合淬火步骤，二联淬火表示第二次进行联合淬火步骤，三联淬火表示第三次进行联合淬火步骤。
经测试，通过实施例3与对比例3中的热处理工艺进行热处理后的钴铬钼合金构件，其力学性能如表3所示：
表3：实施例3与对比例3中钴铬钼合金增材构件的力学性能指标
测试数据表明，经过实施例3热处理后的钴铬钼合金增材构件，其室温抗拉强度、室温屈服强度、延伸率、高温抗拉强度，高温持久性能均明显高于对比例3处理后的钴铬钼合金增材构件。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种增材构件热处理工艺，用于提高增材构件的整体力学性能指标，其特征在于，包括以下步骤：
退火，对增材构件进行退火处理；
联合淬火，对经过退火处理的增材构件进行两次淬火处理，先进行低温淬火，然后再进行高温淬火。
2.根据权利要求1所述的一种增材构件热处理工艺，其特征在于，所述联合淬火步骤重复三联至五联。
3.根据权利要求2所述的一种增材构件热处理工艺，其特征在于，所述联合淬火步骤重复三联。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种增材构件热处理工艺，其特征在于，所述联合淬火步骤的具体操作为：将增材构件加热至720℃至780℃后保温，保温时间为10h至15h，冷却；将构件再次随炉升温至980℃至1020℃后保温，保温时间为5min至15min，冷却。
5.根据权利要求4所述的热处理工艺，其特征在于，所述联合淬火步骤中，采用水冷、油冷、盐水冷的方法冷却构件。
6.根据权利要求1所述的一种增材构件热处理工艺，其特征在于，所述退火步骤的具体操作为：将增材构件放置于温度为420℃至480℃真空热处理炉中保温，保温时间为45min至60min，再次随炉升温至720℃至780℃后保温，保温时间为1h至2h，然后随炉冷却至600℃后空冷。
7.根据权利要求4所述的一种增材构件热处理工艺，其特征在于，所述联合淬火步骤的具体操作为：将增材构件加热至720℃至750℃后保温，保温时间为12h至15h，水冷；水冷后取出增材构件，再次随炉升温至980℃至1020℃后保温，保温时间为5min至10min，水冷。
8.根据权利要求6所述的一种增材构件热处理工艺，其特征在于，所述退火步骤的具体操作为：将增材构件加热至420℃后保温，保温时间为45min，再次随炉升温至780℃后保温，保温时间为1h，然后随炉冷却至600℃后空冷。
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