CN111448020B - 层叠造型物及其制造方法、以及层叠造型用金属粉末 - Google Patents

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Abstract

关于包含马氏体时效钢的层叠造型物，提供一种韧性优异的层叠造型物与其制造方法、以及层叠造型用金属粉末。一种层叠造型物，其为包含含有0.1质量％～5.0质量％的Ti的马氏体时效钢的层叠造型物，并且在对所述层叠造型物的与层叠方向平行的剖面的Ti浓度的分布进行面分析时，相对于所述剖面的平均Ti浓度A，具有(1.5×A)以上的Ti浓度B的线状Ti浓化部的长度为15μm以下。另外，为一种层叠造型物的制造方法，其使用包含含有0.1质量％～5.0质量％的Ti的马氏体时效钢的金属粉末，所述层叠造型物的制造方法中，将层叠造型时的热源输出设为50W～330W，将扫描速度设为480mm/秒～3000mm/秒。

Description

层叠造型物及其制造方法、以及层叠造型用金属粉末
技术领域
本发明涉及一种可在例如金属模具、推出(顶出器(ejector))销等金属模具用零件、或其他工具制品、结构零件等中使用的层叠造型物、与其制造方法。另外，本发明涉及一种可在这些层叠造型物的制造中使用的层叠造型用金属粉末。
背景技术
最近，作为能够以近净形(near net shape)容易地形成具有复杂形状的金属制品(零件)的手段，层叠造型法受到瞩目。所谓层叠造型法，是指通常也被称为3D打印的附加制造技术(additive manufacturing)。而且，作为层叠造型法的种类，例如有：对金属粉末照射热源而一边进行熔化一边进行层叠的粉末喷雾法；或反复进行如下作业、即、对平台(stage)上所铺满的金属粉末照射热源而进行熔融并使其凝固的作业来进行层叠的粉末床(powder bed)法。
根据层叠造型法，可大幅省略以前的机械加工工序来制作具有复杂形状的金属制品，因此可使用难加工性的金属材料。而且，难加工性的金属材料主要为高强度的金属材料，因此可制作具有复杂的形状且耐久寿命长的金属制品。
作为高强度的金属材料，有马氏体时效钢(maraging steel)。所谓马氏体时效钢，例如是指在含有18质量％左右的Ni的钢中添加有Co、Mo、Ti、Al等时效硬化元素的时效硬化型超强力钢。而且，马氏体时效钢因韧性也优异，因此通过将马氏体时效钢用于各种工具或结构零件的材料中，对于提高这些制品的寿命而言有效。而且，提出有一种在金属材料中使用马氏体时效钢并利用所述层叠造型法来制作的层叠造型物(专利文献1、专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第11/149101号手册
专利文献2：中国专利申请公开第106825566号说明书
发明内容
发明所要解决的问题
包含马氏体时效钢的层叠造型物可应对复杂的制品形状，并且可期待高强度或优异的韧性。然而，实际上在经层叠造型而成者中，相对于马氏体时效钢的成分组成，有时并未达成与其相符的程度的充分的韧性。
本发明的目的在于：关于包含马氏体时效钢的层叠造型物，提供一种韧性优异的层叠造型物与其制造方法。而且，提供一种可在这些层叠造型物的制造中使用的层叠造型用金属粉末。
解决问题的技术手段
本发明为一种层叠造型物，其为包含含有0.1质量％～5.0质量％的Ti的马氏体时效钢的层叠造型物，并且在对所述层叠造型物的与层叠方向平行的剖面的Ti浓度的分布进行面分析时，相对于所述剖面的平均Ti浓度A，具有(1.5×A)以上的Ti浓度B的线状Ti浓化部的长度为15μm以下。而且，关于所述层叠造型物，可将硬度设为40HRC～60HRC。
另外，本发明为一种层叠造型物的制造方法，其通过层叠造型工序来形成物品，所述层叠造型工序反复进行将包含含有0.1质量％～5.0质量％的Ti的马氏体时效钢的金属粉末铺满于平台上的作业、以及对所述平台上所铺满的金属粉末扫描热源且同时进行照射的作业，所述层叠造型物的制造方法中，将对所述金属粉末扫描热源且同时进行照射时的热源输出设为50W～330W，将扫描速度设为480mm/秒～3000mm/秒。
而且，可设为如下层叠造型物的制造方法：对所述层叠造型工序中所形成的物品，进而进行包含固溶化处理及时效处理的热处理工序。
而且，本发明为一种层叠造型用金属粉末，其包含含有0.1质量％～5.0质量％的Ti的马氏体时效钢，且中数直径(median diameter)D50为200μm以下。
在本发明的情况下，所述马氏体时效钢优选为Co的含量为0质量％～20质量％。而且，所述马氏体时效钢例如包含以质量％计为C：0.1％以下、Ni：14％～22％、Co：0％～20％、Mo：0.1％～15.0％、Ti：0.1％～5.0％、Al：3.0％以下、且剩余部分为Fe及杂质的成分组成。
发明的效果
根据本发明，可提高包含马氏体时效钢的层叠造型物的韧性。
附图说明
图1是表示利用电子探针显微分析仪(Electron Probe MicroAnalyzer，EPMA)(电子束显微分析仪)对本发明例及比较例的层叠造型物的与层叠方向平行的剖面进行分析时的Ti的元素映射图像(a)、以及对所述图像(a)进行二值化处理而成的图像(b)的图。
图2是表示利用EPMA对本发明例及比较例的热处理工序后的层叠造型物的与层叠方向平行的剖面进行分析时的Ti的元素映射图像(a)、以及对所述图像(a)进行二值化处理而成的图像(b)的图。
图3是表示利用EPMA对本发明例的热处理工序后的层叠造型物的与层叠方向平行的剖面进行分析时的Ti的元素映射图像(a)、以及对所述图像(a)进行二值化处理而成的图像(b)的图。
具体实施方式
本发明的如下方面：发现包含马氏体时效钢的层叠造型物的韧性劣化是因其成分组成中的Ti、与层叠造型法这一特别的制造工序的关系而产生的。以下，对本发明的各必要条件、以及其优选的必要条件一起进行说明。
(1)本发明的层叠造型物包含含有0.1质量％～5.0质量％的Ti的马氏体时效钢。
对于马氏体时效钢而言，Ti是在时效处理后的组织中形成作为强化相的Ni3Ti而对马氏体时效钢赋予强度的元素。其中，若Ti含量过多，则凝固时的组织中会产生显著的Ti偏析，并且所述显著的Ti偏析会残留至时效处理后的组织中，马氏体时效钢的韧性劣化。因此，在本发明中，将Ti含量设为0.1质量％～5.0质量％。优选为0.5质量％以上。更优选为1.0质量％以上。进而优选为1.5质量％以上。另外，优选为4.0质量％以下。更优选为3.0质量％以下。进而优选为2.5质量％以下。
(2)本发明的层叠造型物在对与其层叠方向平行的剖面的Ti浓度的分布进行面分析时，相对于所述剖面的平均Ti浓度A，具有(1.5×A)以上的Ti浓度B的线状Ti浓化部的长度为15μm以下。
如上所述，通过将马氏体时效钢的Ti含量设为5.0质量％以下，可减轻组织中的Ti偏析，确保马氏体时效钢的韧性。然而，若其为层叠造型物，则即便将马氏体时效钢的Ti含量抑制为所述5.0质量％以下，因层叠造型法这一特别的制造工序，有时也未达成与其成分组成相符的程度的充分的韧性。
即，即便为本发明的包含0.1质量％～5.0质量％的Ti的马氏体时效钢，在其凝固时的组织中也可大量产生Ti偏析，结果，在其为利用层叠造型法而得者时，凝固组织容易在层叠方向上伸长并形成。因此，马氏体时效钢中的合金元素浓化的最终凝固部也容易成为沿着层叠方向的长的形状，所述合金元素浓化的最终凝固部成为“线状”偏析。
而且，之后，对经层叠造型的马氏体时效钢的物品进行热处理工序即固溶化处理及时效处理，组织中的Ti形成Ni3Ti的强化相，结果，在Ti浓化的偏析部中，较其他部位而言更多地形成Ni3Ti。而且，因所述多地形成的Ni3Ti的形状也为“线状”，因此认为其会助长使用过程中的裂纹传播。结果，认为在包含马氏体时效钢的层叠造型物的情况下，因其含有Ti，因此，尤其是与其层叠方向正交的方向(譬如说，热源的扫描方向)上的韧性容易劣化。
因此，为了提高包含含有Ti的马氏体时效钢的层叠造型物的韧性，有效的是减轻所述线状Ti偏析。而且，在热处理工序即固溶化处理及时效处理后，有效的是减少呈现为线状的Ni3Ti。即，在所述热处理工序前，缩小层叠造型物的与层叠方向平行的剖面中所分布的线状Ti偏析的“长度”(使剖面的Ti浓度均衡化)。另外，在所述热处理工序后，缩小层叠造型物的与层叠方向平行的剖面中所分布的线状Ni3Ti的“长度”(使Ni3Ti的形状各向同性化)。而且，在本发明中，在所述热处理工序前或后，当对层叠造型物的与层叠方向平行的剖面的Ti浓度的分布进行面分析时，相对于所述剖面的平均Ti浓度A，具有(1.5×A)以上的Ti浓度B的线状Ti浓化部的长度为15μm以下。而且，优选为小于10μm。
再者，所述“线状Ti浓化部”是指连续的细长形状的Ti浓化部。而且，在所述Ti浓化部的细长形状为直线状或曲线状时，所述“线状Ti浓化部”例如可确认为如下形态：作为所述直线或曲线的长度的“Ti浓化部的长度”为直线或曲线的与长度方向垂直的方向上的最大宽度的约3倍以上的长度。而且，所述“线状Ti浓化部的长度为15μm以下”是指针对所述连续的细长形状的Ti浓化部而将其长度限制为15μm以下。所述情况还包含所述长度为“0μm”的情况(即，并无连续的细长形状的Ti浓化部自身的情况)。
另一方面，在本发明的层叠造型物的与层叠方向平行的剖面中，也可存在并非所述线状而是点状的Ti浓化部。所述点状的Ti浓化部可设为所述“线状Ti浓化部”以外的Ti浓化部。点状的Ti浓化部因其大致各向同性的形状，而无论大小如何，均不易成为助长所述裂纹传播的路径，因此使层叠造型物的韧性劣化的影响度小。
在用于测定所述“线状Ti浓化部的长度”的、剖面的Ti浓度分布的“面分析”时，例如可利用EPMA(电子束显微分析仪)。首先，自层叠造型物的中心部的位置起采取所述层叠造型物的与层叠方向平行的剖面。此时，可根据层叠造型物的规格或层叠造型物中的层叠痕迹等确认所述剖面为“与层叠方向平行的剖面”。而且，关于所述剖面，在纵横分别为400点的等间隔的位置(共计160000点的位置)处对倍率100倍的纵800μm×横800μm的区域进行EPMA分析，由此可得知所述剖面的平均Ti浓度A。而且，可获得表示相对于所述平均Ti浓度A而具有(1.5×A)以上的Ti浓度B的Ti浓化部的分布状况的元素映射图像(图1的(a))。此时，对于所述元素映射图像，将所述Ti浓度B的临界值作为阈值而进行二值化处理，由此可明确地视认到Ti浓化部(图1的(b))。而且，根据所述经二值化的图像，可确认线状Ti浓化部的长度。
再者，在所述经二值化的图像中，Ti浓化部是由各分析位置的像素的集合(黑色的点群)来表示，结果，其为“线状”的情况可通过各像素以纵、横、倾斜的方式“邻接”来确认。
当在所述纵800μm×横800μm的区域的一个或两个以上中确认到本发明的“线状Ti浓化部”时，本发明的“线状Ti浓化部的长度为15μm以下”也可指“长度超过15μm的线状Ti浓化部在每一个纵800μm×横800μm的区域中小于1.0个”。所述“小于1.0个”还包含“0个”的情况。
(3)本发明的层叠造型物优选为包含Co的含量为0质量％～20质量％的马氏体时效钢。
对于马氏体时效钢而言，Co是具有提高制品的强度及韧性的效果的元素。就所述方面而言，本发明的层叠造型物中可含有Co作为选择元素。优选为0.1质量％以上。更优选为0.2质量％以上。进而优选为0.3质量％以上。
另一方面，Co为昂贵的元素。而且，若过多，则为伴随层叠造型物的硬度上升而使韧性劣化的元素。因此，即便在含有Co的情况下，其上限也优选为设为20质量％。再者，本发明的层叠造型物如上所述，通过抑制其组织中的线状Ti浓化部，韧性得到改善。因此，就所述方面而言，在本发明中，可将作为提高韧性的元素的Co的含量限制得低。优选为可限制为15质量％以下。更优选为可限制为10质量％以下，进而优选为可限制为5质量％以下。
(4)本发明的层叠造型物优选为包含以质量％计为C：0.1％以下、Ni：14％～22％、Co：0％～20％、Mo：0.1％～15.0％、Ti：0.1％～5.0％、Al：3.0％以下、且剩余部分为Fe及杂质的成分组成。
·C：0.1质量％以下
C通常是为了获得作为马氏体时效钢的特征的高韧性的低碳马氏体(martensite)组织而受到限制的元素。因此，在本发明中，C优选为限制为0.1质量％以下。更优选为限制为0.08质量％以下，进而优选为限制为0.05质量％以下。
·Ni：14质量％～22质量％
Ni是与Ti或Mo等形成金属间化合物而助于强度提高、且达成马氏体时效钢所必需的基础元素。因此，Ni的含量优选为设为14质量％以上。更优选为15质量％以上，进而优选为16质量％以上。
其中，若Ni过多，则奥氏体(austenite)组织稳定化，难以形成马氏体组织。因此，Ni的含量优选为设为22质量％以下。更优选为20质量％以下，进而优选为19质量％以下。
·Mo：0.1质量％～15.0质量％
Mo是具有如下效果的元素：在时效处理时形成作为金属间化合物的Ni3Mo，使金属组织析出强化或固溶强化，从而提高马氏体时效钢的强度。因此，Mo的含量优选为设为0.1质量％以上。更优选为0.5质量％以上，进而优选为1.0质量％以上。
其中，若Mo过多，则与Fe形成粗大的金属间化合物，马氏体时效钢的韧性降低。因此，Mo的含量优选为设为15.0质量％以下。更优选为10.0质量％以下，进而优选为5.0质量％以下。
·Al：3.0质量％以下
Al是可作为马氏体时效钢材料的熔制工序中的脱氧剂来利用的元素。而且，若熔制后的马氏体时效钢中的Al过多，则金属组织中非金属夹杂物增加，马氏体时效钢的韧性降低。因此，Al的含量优选为设为3.0质量％以下。更优选为1.0质量％以下，进而优选为0.5质量％以下。
再者，在使马氏体时效钢含有Al的情况下，Al与Ni形成金属间化合物，具有使金属组织析出强化的效果。因此，在含有Al的情况下，Al的含量可设为0.01质量％以上。更优选为0.03质量％以上，进而优选为0.05质量％以上。
在本发明的马氏体时效钢中，可将选择性地包含所述元素种类且剩余部分包含Fe及杂质的成分组成设为基本的成分组成。
(5)本发明的层叠造型物例如可利用如下层叠造型物的制造方法制作，所述制造方法通过层叠造型工序来形成物品，所述层叠造型工序反复进行将包含含有0.1质量％～5.0质量％的Ti的马氏体时效钢的金属粉末铺满于平台上的作业、以及对所述平台上所铺满的金属粉末扫描热源且同时进行照射的作业，所述层叠造型物的制造方法中，将对所述金属粉末扫描热源且同时进行照射时的热源输出设为50W～330W，将扫描速度设为480mm/秒～3000mm/秒。
所述层叠造型物的制造方法为尤其是基于以前已知的粉末床法的方法。例如，为通过层叠造型工序来形成物品的方法，所述层叠造型工序在热源的扫描方向上的上方重叠反复进行如下作业、即、将规定的金属粉末铺满于平台上并对所述平台上所铺满的金属粉末扫描热源且同时进行照射而使金属粉末局部熔融并使其凝固的作业。所述热源例如可利用激光或电子束。
而且，通过在所述规定的金属粉末中使用包含含有0.1质量％～5.0质量％的Ti的马氏体时效钢的金属粉末，且将所述热源的照射时的条件调整为下述特别的条件，可抑制所形成的物品中的线状Ti浓化部(Ti偏析)，可改善层叠造型物的韧性。
首先，若热源的输出过高，则照射热源的过程中的金属的熔融部变深，凝固时产生强的偏析，结果，容易形成长的“线状Ti浓化部”。然而，若热源的输出过低，则无法使金属粉末充分熔融，在凝固后的造型物中，会形成许多缘于金属粉末的间隙的空孔。因此，优选为将热源的输出设为50W～330W。更优选为100W以上。进而优选为150W以上，进而更优选为200W以上，特别优选为250W以上。
其次，若热源的扫描速度过快，则金属粉末并未获得充分的热，因此，金属粉末并未充分熔融，结果，在凝固后的造型物中容易形成许多所述空孔。然而，若热源的扫描速度过慢，则照射热源的过程中的金属的熔融部变深，结果，容易形成长的“线状Ti浓化部”。另外，若热源的扫描速度过慢，则会对金属粉末赋予过量的热，熔态金属的流动变旺盛，其卷入气体，由此，凝固后的造型物中容易混入气泡。因此，优选为将扫描速度为设为480mm/秒～3000mm/秒。更优选为500mm/秒以上。进而优选为800mm/秒以上。另外，更优选为2000mm/秒以下。进而优选为1500mm/秒以下。
而且，在所述层叠造型物的制造方法中，可进而将扫描间距设为0.02mm～0.20mm。所谓扫描间距，是针对进行扫描的热源而言的相邻的光束照射位置的间隔距离(光束的中心位置的间隔)。若扫描间距过于变大，则在热源的照射时，难以使所铺满的金属粉末在整个面上熔融，所述情况也可成为在凝固后的造型物的内部形成空孔的主要因素。而且，若扫描间距过于变小，则照射热源的过程中的金属的熔融部变深，容易形成长的“线状Ti浓化部”。因此，优选为将扫描间距设为0.02mm～0.20mm。更优选为0.05mm以上。另外，更优选为0.15mm以下。
再者，若每次扫描的层叠厚度过大，则在热源的照射时，热量难以传导至所铺满的金属粉末的整体，金属粉末并未充分熔融。所谓“每次扫描的层叠厚度”，是指层叠造型时所铺满的“每层金属粉末层的厚度”。而且，若每次扫描的层叠厚度过小，则直至成为规定的层叠造型物的大小为止的层叠数变多，层叠造型工序所需的时间变长。因此，优选为将每次扫描的层叠厚度设为10μm～200μm。更优选为20μm以上。进而优选为30μm以上。另外，更优选为100μm以下。进而优选为80μm以下，进而更优选为60μm以下。
层叠造型工序时的气氛例如可设为氩气等惰性气氛或氮气。另外，也可设为减压环境下(包含真空)。尤其是，在热源利用电子束时，优选为将造型时的气氛设为减压环境下(包含真空)。
而且，本发明的层叠造型物例如可利用如下层叠造型物的制造方法制作，所述制造方法包括：将中数直径D50(体积基准的累计粒度分布的50％粒径)为200μm以下、且包含含有0.1质量％～5.0质量％的Ti的马氏体时效钢的金属粉末以层状铺满的工序；以及利用扫描热源使所述所铺满的金属粉末逐次熔融，进行凝固，由此形成凝固层的工序，所述制造方法中，重复进行将所述金属粉末以层状铺满的工序以及形成所述凝固层的工序而形成多个层状凝固层。
通过将所述金属粉末的D50设为200μm以下，可均等地铺满金属粉末，就此方面而言优选。更优选为100μm以下，进而优选为75μm以下，进而更优选为50μm以下。再者，关于下限，例如，就在照射扫描热源的过程中金属粉末难以飞散的方面而言，优选为10μm。更优选为20μm。
所述扫描热源仍旧可利用激光或电子束。而且，通过使所述扫描热源的直径比所述金属粉末的D50大，可使金属粉末的集合均等地熔融，就此方面而言优选。此时，所述扫描热源的直径例如可由所述热源的焦点的宽度来特别指定。
(6)优选为对所述层叠造型工序中所形成的物品进而进行包含固溶化处理及时效处理的热处理工序。
马氏体时效钢通常是在进行固溶化处理及时效处理后作为制品使用。通过进行固溶化处理，可获得低碳马氏体组织带来的高韧性。而且，通过在此之后进行时效处理，可使各种金属间化合物在组织中析出，例如可将硬度调整为40HRC～60HRC，且可获得更优异的高强度与高韧性。优选为42HRC以上。另外，优选为55HRC以下，更优选为50HRC以下，进而优选为48HRC以下。而且，在本发明的包含马氏体时效钢的层叠造型物的情况下，所述固溶化处理对于消除在层叠造型工序中形成于组织中的Ti浓化部(Ti偏析)而言为更优选的处理。
固溶化处理温度优选为设为800℃以上。更优选为830℃以上。而且，进而优选为900℃以上，进而更优选为950℃以上，特别优选为1000℃以上。通过提高固溶化处理温度，Ti偏析的消除效果提高。其中，若固溶化处理温度过于变高，则原奥氏体晶粒粗大化，因此层叠造型物的强度及韧性降低。因此，固溶化处理温度优选为设为1200℃以下。更优选为1100℃以下，进而优选为1050℃以下。
而且，固溶化处理时间(固溶化处理温度下的维持时间)优选为设为10分钟以上。更优选为30分钟以上，进而优选为45分钟以上。通过延长固溶化处理时间，Ti偏析的消除效果提高。其中，若固溶化处理时间过于变长，则原奥氏体粒径粗大化。因此，固溶化处理时间优选为设为120分钟以下。更优选为100分钟以下，进而优选为80分钟以下。
时效处理温度优选为设为400℃以上。更优选为450℃以上，进而优选为500℃以上，进而更优选为550℃以上。通过提高时效处理温度，Ni3Ti的析出带来的强度提高效果提高。其中，若时效处理温度过于变高，则金属间化合物粗大化，并未充分获得与金属间化合物的析出量相符的强度。因此，时效处理温度优选为设为700℃以下。更优选为650℃以下，进而优选为640℃以下，进而更优选为630℃以下。也可设为600℃以下。
而且，时效处理时间(时效处理温度下的维持时间)优选为设为60分钟以上。更优选为100分钟以上，进而优选为150分钟以上。通过延长时效处理时间，所形成的金属间化合物量增加。其中，若时效处理时间过于变长，则金属间化合物粗大化，强度降低。因此，时效处理时间优选为设为600分钟以下。更优选为400分钟以下，进而优选为200分钟以下。
实施例1
利用气体雾化法，准备具有表1的成分组成且D50为35.6μm的马氏体时效钢的金属粉末。而且，使用所述金属粉末，实施基于粉末床法的层叠造型工序，制作包含纵15mm×横60mm×高度15mm的层叠造型物的物品。层叠造型时使用EOS公司制造的EOS-M290。将造型时的气氛设为氩气。在表2中示出层叠造型工序的条件。
[表1]
(质量％)
C Ni Co Mo Ti Al Fe※
0.05 18 0.5 2.0 2.0 0.1 剩余部分
※包含杂质。
[表2]
Figure GDA0002514846430000111
关于通过以上的层叠造型工序获得的条件1、条件2的层叠造型物的硬度，条件1的层叠造型物为37.0HRC，条件2的层叠造型物为37.8HRC。而且，关于这些层叠造型物，利用以下的EPMA对与其层叠方向平行的剖面进行面分析，调查其剖面中的Ti浓度的分布状态。首先，自层叠造型物的中心部的位置起采取所述层叠造型物的与层叠方向平行的剖面。其次，利用扫描式电子显微镜(倍率100倍)对所述剖面的纵800μm×横800μm的区域进行观察，且在纵横各400点的等间隔的位置(共计160000点的位置)处利用EPMA对所述经观察的区域进行分析。结果，所述剖面的平均Ti浓度A在条件1(本发明例)的层叠造型物中为2.05质量％，在条件2(比较例)的层叠造型物中为1.99质量％。
图1的(a)是针对条件1、条件2的层叠造型物而言的通过利用所述EPMA进行的面分析而获得的区域的Ti的元素映射图像。在图1的(a)中，若为原来的彩色图像，则相对于所述平均Ti浓度A，包含由(1.5×A)的式子求出的值以上的Ti浓度B(条件1下为3.08质量％以上，条件2下为2.99质量％以上)的Ti浓化部是由色调与周围(Ti浓度A的部分)不同的点状或线状的分布表示。
图1的(b)是对图1的(a)的元素映射图像进行将所述Ti浓度B的临界值作为阈值的二值化处理，并使Ti浓化部的形状明确化的图像。在图1的(b)中，白底中所分散的黑色的点群(像素的集合)为Ti浓化部。而且，根据图1的(b)，在条件2的层叠造型物中，看到包含邻接的像素的集合的、长度为21μm的线状Ti浓化部(圆圈部)。再者，关于条件1的层叠造型物，例如看到粒径为10μm的点状的Ti浓化部(圆圈部)，但并未看到长度超过15μm的线状Ti浓化部。
实施例2
对实施例1中所制作的包含条件1、条件2的层叠造型物的物品进行热处理工序即固溶化处理及时效处理。作为固溶化处理，在850℃下进行1小时保持，并进行炉冷。而且，其后，作为时效处理，在600℃下进行3小时保持，并进行空冷。关于热处理工序后的硬度，条件1的层叠造型物为45.9HRC，条件2的层叠造型物为47.3HRC。
而且，对于进行以上的热处理工序而获得的条件1、条件2的层叠造型物(以下，记述为“层叠造型制品”)，利用要领与实施例1相同的EPMA对与其层叠方向平行的剖面进行面分析，调查所述剖面中的Ti浓度的分布状态。
所述分析的结果是剖面的平均Ti浓度A在条件1的层叠造型制品中为2.14质量％，在条件2的层叠造型制品中为2.00质量％。
图2的(a)是针对条件1、条件2的层叠造型制品而言的通过利用所述EPMA进行的面分析而获得的区域的Ti的元素映射图像。在图2的(a)中，若为原来的彩色图像，则相对于所述平均Ti浓度A，包含Ti浓度B(条件1下为3.21质量％以上，条件2下为3.00质量％以上)的Ti浓化部是由色调与周围(Ti浓度A的部分)不同的点状或线状的分布表示。而且，图2的(b)是对图2的(a)的元素映射图像进行将所述Ti浓度B的临界值作为阈值的二值化处理而成的图像。在图2的(b)中，条件1的层叠造型制品的Ti浓化部确认到数点直径不满10μm的程度的小的点状的Ti浓化部。而且，线状浓化部中确认到长度为8μm的Ti浓化部(圆圈部)，但并未看到长度超过15μm的线状Ti浓化部。相对于此，在条件2的层叠造型制品中，看到包含邻接的像素的大的集合的、长度为22μm的线状Ti浓化部(圆圈部)。
而且，对于进行以上的热处理工序而获得的层叠造型制品，调查与其层叠方向正交的方向(激光的扫描方向)上的韧性。关于韧性的调查，自所述层叠造型制品以使缺口(notch)的长度方向与其层叠方向一致的方式采取夏比(Charpy)试验片，实施依据日本工业标准(Japanese Industrial Standards，JIS)Z 2242的5U缺口夏比试验。结果，条件2的层叠造型制品的冲击值为19.7J/cm2。相对于此，条件1的层叠造型制品的冲击值为21.6J/cm2，为20.0J/cm2以上。条件1的层叠造型制品具有对于用作各种工具制品或结构零件而言充分的韧性。
实施例3
对实施例1中所制作的包含条件1的层叠造型物的物品进行与实施例2不同的热处理工序即固溶化处理及时效处理。固溶化处理是在1020℃下进行1小时保持，并进行炉冷。而且，其后，时效处理中，在600℃下进行3小时保持，并进行空冷。热处理工序后的硬度为45.4HRC。
对于进行以上的热处理工序而获得的条件1的层叠造型制品，利用要领与实施例1相同的EPMA对与其层叠方向平行的剖面进行面分析，调查所述剖面中的Ti浓度的分布状态。结果，剖面的平均Ti浓度A为2.06质量％。而且，相对于所述Ti浓度A的Ti浓度B(即，Ti浓化部)确认到为3.09质量％以上。
图3的(a)是通过利用所述EPMA进行的面分析而获得的区域的Ti的元素映射图像。而且，图3的(b)是对图3的(a)的元素映射图像进行要领与实施例1相同的二值化处理而成的图像。图3的(b)中，在条件1的层叠造型制品中，确认到长度为8μm的线状Ti浓化部(圆圈部)，但并未看到长度超过15μm的Ti浓化部。
而且，对于所述条件1的层叠造型制品，实施要领与实施例2相同的5U缺口夏比试验。结果，冲击值为39.8J/cm2，为30.0J/cm2以上。条件1的层叠造型制品具有对于用作各种工具制品或结构零件而言充分的韧性。

Claims (10)

1.一种层叠造型物，其特征在于：其为包含马氏体时效钢的层叠造型物，所述马氏体时效钢包含以质量％计为C：0.1％以下、Ni：14％～22％、Co：0.1％～5％、Mo：0.1％～15.0％、Ti：1.5％～5.0％、Al：3.0％以下、且剩余部分为Fe及杂质的成分组成，并且
在对所述层叠造型物的与层叠方向平行的剖面的Ti浓度的分布进行面分析时，有相对于所述剖面的平均Ti浓度A而具有(1.5×A)以上的Ti浓度B的Ti浓化部，线状Ti浓化部的长度为15μm以下。
2.根据权利要求1所述的层叠造型物，其特征在于：硬度为40HRC～60HRC。
3.一种层叠造型物的制造方法，其特征在于：其通过层叠造型工序来形成物品，所述层叠造型工序反复进行将包含马氏体时效钢的金属粉末铺满于平台上的作业、以及对所述平台上所铺满的所述金属粉末扫描热源且同时进行照射的作业，所述马氏体时效钢包含以质量％计为C：0.1％以下、Ni：14％～22％、Co：0.1％～5％、Mo：0.1％～15.0％、Ti：1.5％～5.0％、Al：3.0％以下、且剩余部分为Fe及杂质的成分组成，并且
将对所述金属粉末扫描热源且同时进行照射时的热源输出设为250W～330W，将扫描速度设为480mm/秒～3000mm/秒。
4.根据权利要求3所述的层叠造型物的制造方法，其特征在于：对所述层叠造型工序中所形成的物品，进而进行包含固溶化处理及时效处理的热处理工序。
5.一种层叠造型用金属粉末，其特征在于：包含马氏体时效钢，所述马氏体时效钢包含以质量％计为C：0.1％以下、Ni：14％～22％、Co：0.1％～5％、Mo：0.1％～15.0％、Ti：1.5％～5.0％、Al：3.0％以下、且剩余部分为Fe及杂质的成分组成，且中数直径D50为200μm以下。
6.根据权利要求5所述的层叠造型用金属粉末，其特征在于：所述马氏体时效钢的Ti的含有量为4.0质量％以下。
7.根据权利要求5或6所述的层叠造型用金属粉末，其特征在于：所述马氏体时效钢的Mo的含有量为10.0质量％以下。
8.根据权利要求5或6所述的层叠造型用金属粉末，其特征在于：所述马氏体时效钢的Mo的含有量为5.0质量％以下。
9.根据权利要求5或6所述的层叠造型用金属粉末，其特征在于：所述马氏体时效钢的Al的含有量为1.0质量％以下。
10.根据权利要求5或6所述的层叠造型用金属粉末，其特征在于：所述马氏体时效钢的Al的含有量为0.5质量％以下。
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Chaolin Tan.et al.Microstructural evolution, nanoprecipitation behavior and mechanical properties of selective laser melted high-performance grade 300 maraging steel.《Materials and Design》.2017,第23-34页. *
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