CN109576451A - 一种激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光增材制造制备24CrNiMoTi合金钢的热处理方法，属于激光增材制造低合金钢的热处理技术领域。所述方法包括固溶处理、油淬、回火步骤，所述固溶处理步骤为将激光增材制造的24CrNiMoTi合金钢在800‑950℃保温5‑30min，所述油淬步骤为将固溶处理之后的合金钢直接淬入淬火油中冷却至室温，所述回火步骤为在100‑300℃回火保温5‑30min，出炉空气冷却至室温。本发明实现了对激光增材制造后针对材料性能进行改善提升，在激光增材制造的基础上通过固溶处理、淬火、回火的热处理方式又改善了其中的组织，在保证延伸率的前提下，提高了材料的屈服强度、抗拉强度和硬度等性能。

Description

一种激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的热处理方法
技术领域
本发明涉及一种激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的热处理方法，属于激光增材制造技术的热处理领域。
背景技术
我国高铁近年来发展迅猛，列车安全问题更是引起了大家的广泛重视，制动盘是高铁制动时关键的安全部件。高铁制动盘结构复杂，内部存在散热筋，不易于铸造生产，因此采用激光增材制造及其后热处理的方法生产。激光增材制造技术应用广泛，但目前尚未应用于高速列车制动盘的制备当中。24CrNiMoTi是低碳低合金钢，其加入合金元素的含量不超过5％。Cr和Ni具有提高钢的淬透性的作用，Mo和Ti的加入有助于细化晶粒，改善钢的显微组织。其中Mo的加入又可以改善钢的抗回火脆性。为满足材料的使用寿命和性能要求，需进一步通过热处理的方式进行性能调控。
发明内容
本发明通过调整热处理的温度、时间和冷却方式，在保证激光增材制造原有优势的前提下，提高其强度、硬度及塑性，以满足材料使用性能的要求。激光增材制造24CrNiMoTi合金钢热处理后最终获得的组织是回火马氏体。显微硬度500HV，屈服强度1260MPa，抗拉强度1555MPa，延伸率8.7％。
一种激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的热处理方法，所述方法包括固溶处理、油淬、回火步骤，
所述固溶处理步骤为将激光增材制造的24CrNiMoTi合金钢在800-950℃保温5-30min，
所述油淬步骤为将固溶处理之后的合金钢直接淬入常温的淬火油中冷却至室温，
所述回火步骤为在100-300℃回火保温5-30min，出炉空气冷却至室温。
本发明中淬火和回火的保温时间根据需要热处理的样品尺寸来确定。
优选地，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢经固溶处理、油淬、回火步骤得到经热处理的合金钢的显微组织为回火马氏体组织。
优选地，所述方法包括固溶处理、油淬、回火步骤，
所述固溶处理步骤为将激光增材制造的24CrNiMoTi合金钢在880℃保温10min，
所述油淬步骤为将固溶处理之后的合金钢直接淬入常温的淬火油中冷却至室温，
所述回火步骤为在250℃回火保温10min，出炉空气冷却至室温。
本发明所用淬火油为室温条件下的淬火油，其牌号为U-8132快速光亮淬火油。
优选地，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的制备技术参数为：使用JK1002型单模连续掺镱光纤激光器制备，功率200-500W，扫描速度3-8mm/s，送粉率3-8g/s，搭接率20-50％，正离焦量5mm。
优选地，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢为成形致密的沉积态性能材料。
优选地，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的晶粒尺寸为3-5μm。
优选地，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的致密度＞97％。
优选地，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的尺寸为40mm×15mm×10mm。
优选地，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的显微组织为贝氏体。
激光增材制造制备技术目前还不是很成熟，制备的样品中容易存在缺陷。通过本发明方法，通过优化工艺，得到了缺陷较少，气孔较少，比较致密的样品。
本发明有益效果为：在激光增材制造技术制备合金钢基础上，通过后热处理又改善了其中组织，大幅度提升了材料的屈服强度，提高了材料的抗拉强度、硬度等性能。
附图说明
图1是激光增材制造24CrNiMoTi沉积态金相组织照片；
由图1可以看出激光增材制造24CrNiMoTi沉积态样品的显微组织为贝氏体；
图2是激光增材制造24CrNiMoTi经固溶处理、油淬、回火之后的扫描电镜照片；
由图2可以看出激光增材制造24CrNiMoTi经固溶处理、油淬、回火之后最终获得的合金钢组织是回火马氏体。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明采用光纤激光器送粉的方式制备沉积态样品。粉末粒径分布主要在50～70μm。
实施例1
一种激光增材制造制备24CrNiMoTi合金钢的热处理方法，
本实施例所用激光增材制造24CrNiMoTi合金钢是使用JK1002型单模连续掺镱光纤激光器制备而得，工艺参数为：激光功率300W，扫描速度5mm/s，正离焦量5mm，送粉率4g/s，搭接率40％，得沉积态样品。
沉积态样品的尺寸为40mm×15mm×10mm。经检测，沉积态样品的晶粒尺寸为3-5μm，沉积态样品致密度97％，显微硬度420HV，屈服强度610MPa，抗拉强度1230MPa，延伸率10.9％，显微组织为贝氏体。
本实施例所述热处理步骤为：将激光增材制造技术步骤所得产品先固溶处理880℃保温10min后，油淬冷却至室温，所述油淬过程为将经过固溶处理后的合金钢直接淬入常温的淬火油中冷却至室温，淬火油为U-8132快速光亮淬火油，再回火250℃保温10min，出炉空气冷却至室温；
经检测，显微硬度500HV，屈服强度1260MPa，抗拉强度1555MPa，延伸率8.7％，显微组织为回火马氏体。
激光增材制造技术制备的24CrNiMoTi合金钢在热处理之后，材料的屈服强度从610MPa提升至1260MPa，提高了106.6％；硬度从420HV提升至500HV，提高了19.0％。并且具备了良好的综合力学性能，满足了制动盘对使用性能的要求。

Claims (9)

1.一种激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的热处理方法，其特征在于，所述方法包括固溶处理、油淬、回火步骤，
所述固溶处理步骤为将激光增材制造的24CrNiMoTi合金钢在800-950℃保温5-30min，
所述油淬步骤为将固溶处理之后的合金钢直接淬入常温的淬火油中冷却至室温，
所述回火步骤为在100-300℃回火保温5-30min，出炉空气冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢经固溶处理、油淬、回火步骤得到经热处理的合金钢的显微组织为回火马氏体组织。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括固溶处理、油淬、回火步骤，
所述固溶处理步骤为将激光增材制造的24CrNiMoTi合金钢在880℃保温10min，
所述油淬步骤为将固溶处理之后的合金钢直接淬入常温的淬火油中冷却至室温，
所述回火步骤为在250℃回火保温10min，出炉空气冷却至室温。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的制备技术参数为：使用JK1002型单模连续掺镱光纤激光器制备，功率200-500W，扫描速度3-8mm/s，送粉率3-8g/s，搭接率20-50％，正离焦量5mm。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢为成形致密的沉积态性能材料。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的晶粒尺寸为3-5μm。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的致密度＞97％。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的尺寸为40mm×15mm×10mm。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述激光增材制造24CrNiMoTi合金钢的显微组织为贝氏体。
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