18Ni300是一种低碳马氏体时效钢,具有强度高、韧性好及耐磨性高的优点,常被用于制作塑料模具。由于其优异的焊接性,18Ni300常被用来进行增材制造。18Ni300增材体的组织与传统铸造或轧制方法所得母材的组织差异比较大。增材体的组织中同样能够明显观察到胞状组织和枝晶组织。Campanelli S L等采用激光能量直接沉积法所得胞状晶组织的尺寸在几十微米左右,如图10所示,其原奥氏体晶粒的尺寸可以达到1 mm左右,在如此粗大组织中发生马氏体转变,导致其组织形态与通常条件产生的马氏体组织形貌和性能上存在明显的差异。而Jagle E A等采用SLM方法所得增材件胞状晶组织的尺寸在几微米左右。18Ni300的增材组织中能够明显观察到残余奥氏体(该奥氏体的产生可能与过快的冷速、元素偏析或者残余应力有关),其是凝固过程中合金元素在枝晶间(胞间)区域通过微偏析富集的结果(图11)。镍的富集可以使奥氏体稳定到室温,因此,增材制造所制备的马氏体时效钢中含有大量奥氏体(6%~11%) 。
通过优化增材工艺参数和热处理参数,可以使18Ni300增材体的屈服强度和抗拉强度达到固溶时效态母材的强度。SONG J等采用SLM方法制备的18Ni300增材体的抗拉强度为1 000 MPa,屈服强度为850 MPa,随后在840 ℃固溶2 h、在480 ℃时效6 h后,接头抗拉强度提高至1 600 MPa,屈服强度提高至1 800 MPa。Félix-Martínez C等采用DED方法所制备的18Ni300增材体抗拉强度为900 MPa,屈服强度为800 MPa,略低于上述SONG J等采用SLM方法所制备的增材。增材体随后的热处理主要为固溶时效或者只进行时效处理,热处理后增材体的屈服强度和抗拉强度明显增大。目前采用电弧增材制造方法制备18Ni300的研究相对比较少。 结论 (1)目前模具钢增材制造比较常用的方法是激光选区熔化、直接能量沉积和电弧增材,其中激光选区熔化方法应用案例最多,研究的学者相对也较多。 |