一种3D打印不锈钢材料热处理方法及步骤

　　

　　本发明涉及一种3d打印不锈钢材料热处理方法，属于材料的热处理技术领域。

　　背景技术：

　　3d打印是通过计算机软件设计出三维模型，采用分层加工与叠加成形的方式制造出与三维模型相同的新型制造技术。与传统的减材制造相比，3d打印属于增材制造，它具有生产周期短、设计灵活性好、定制化程度高等多种优势。

　　通常3d打印成型状态下的金属零件，其力学性能尚不能满足实际使用要求，需对零件进行后续的热处理，以满足零件使用工况。如常用的corrax、17-4ph、ph13-8mo等的模具钢材料，为获得高强韧性能，零件需要进行固溶与时效处理。corrax与17-4ph材料，均需要采用高温固溶与中温时效后处理。目前，针对此类不锈钢材料的热处理工艺已多有研究。

　　公开号为cn105331786a、名称为一种ph17-4沉淀硬化不锈钢负温度梯度固溶热处理方法的发明专利申请中，公开了ph17-4的两步热处理工艺：1、将ph17-4从室温加热至1000℃～1200℃，然后在负温度梯度的条件下进行固溶处理，在空气中自然冷却至室温；2、从室温升温至480℃，在此温度下保温4h进行时效处理，在空气中自然冷却至室温。

　　现有热处理工艺针对3d打印已经成型的零件，并不完全适用。

　　技术实现要素：

　　本发明的目的是：提供一种适合3d打印零件的热处理方法，以减少零件变形、缩短热处理时间。

　　为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种3d打印不锈钢材料热处理方法，用于简化3d打印零件热处理工艺流程，提高总体力学性能，减小零件加工余量，其特征在于，包括以下步骤：

　　步骤1：零件打印

　　通过3d打印设备在基板上完成不锈钢零件的成型，基板加热温度为160℃～200℃；

　　步骤2：深冷处理

　　不锈钢零件成型结束后，将不锈钢零件置于深冷箱中进行冷处理，冷处理温度为-20℃～-50℃、冷处理时间为1.5h～2.5h、冷却方式为空冷；

　　步骤3：时效处理

　　深冷处理完成后，将不锈钢零件置于马弗炉中进行时效热处理，时效温度为530℃～570℃，时效时间为1h～2h，冷却方式为空冷，时效热处理采用气氛保护。

　　优选地，步骤1中，所述3d打印设备的扫描策略采用条带扫描策略。

　　优选地，步骤1中，所述基板的加热温度优选为180℃～200℃。

　　优选地，步骤2中，所述冷处理温度优选为-20℃～-40℃，所述冷处理时间优选为2h～2.5h。

　　优选地，步骤3中，所述时效温度优选为540℃～570℃，所述时效时间优选为2h，所述气氛保护采用ar气。

　　本发明提供的一种适合3d打印零件的热处理方法可以解决目前3d打印制造金属零件，后处理变形量大、时间长、零件加工余量大的问题。相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

　　1、本发明热处理工艺流程简单，无高温固溶处理步骤，时效时间短。

　　2、零件热处理前后尺寸变化小。

　　3、零件硬度高，抗拉强度高，韧性高。

　　附图说明

　　图1为本发明提供的一种3d打印不锈钢材料热处理工艺图。

　　具体实施方式

　　下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

　　实施例1

　　本实施例公开的一种3d打印材料热处理工艺，以corrax不锈钢材料为例，包括以下步骤：

　　步骤1：零件打印

　　通过3d打印设备，采用条带扫描策略，打印100×100×30mm的零件，基板加热温度为200℃；

　　步骤2：深冷处理

　　成型结束，零件置于深冷箱中进行冷处理，冷处理温度为-20℃，时间为2h，空冷至室温；

　　步骤3：时效处理

　　冷处理完成，将零件置于马弗炉中进行时效热处理，时效温度为550℃，时效时间为2h，空冷至室温，热处理采用ar气氛保护。

　　对比例1.1

　　针对本发明实施例1提供有对比例1.1，实现corrax不锈钢材料的热处理，主要包括以下步骤：

　　步骤1：零件打印

　　通过3d打印设备，采用条带扫描策略，打印100×100×30mm的零件，不开启基板加热；

　　步骤2：固溶处理

　　成型结束，将零件置于马弗炉中进行固溶处理，固溶温度为950℃，固溶时间为45min，空冷至室温，热处理采用ar气氛保护；

　　步骤3：时效处理

　　固溶处理完成，将零件置于马弗炉中进行时效热处理，时效温度为550℃，时效时间为2h，空冷至室温，热处理采用ar气氛保护。

　　对比例1.2

　　针对本发明实施例1提供有对比例1.2，实现corrax不锈钢材料的热处理，主要包括以下步骤：

　　步骤1：零件打印

　　通过3d打印设备，采用条带扫描策略，打印100×100×30mm的零件，不开启基板加热；

　　步骤2：时效处理

　　零件打印完成，将零件置于马弗炉中进行时效热处理，时效温度为550℃，时效时间为2h，空冷至室温，热处理采用ar气氛保护。

　　经测试，成型工件室温下的力学性能与尺寸变化如下表1所示：

　　表1

　　实施例2

　　本实施例公开的一种3d打印材料热处理工艺，以corrax不锈钢材料为例，包括以下步骤：

　　步骤1：零件打印

　　通过3d打印设备，采用条带扫描策略，打印100×100×30mm的零件，基板加热温度为180℃；

　　步骤2：深冷处理

　　成型结束，零件置于深冷箱中进行冷处理，冷处理温度为-30℃，时间为1.5h，空冷至室温；

　　步骤3：时效处理

　　冷处理完成，将零件置于马弗炉中进行时效热处理，时效温度为560℃，时效时间为2h，空冷至室温，热处理采用ar气氛保护。

　　对比例2.1

　　针对本发明实施例2提供有对比例2.1，实现corrax不锈钢材料的热处理，主要包括以下步骤：

　　步骤1：零件打印

　　通过3d打印设备，采用条带扫描策略，打印100×100×30mm的零件，不开启基板加热；

　　步骤2：固溶处理

　　成型结束，将零件置于马弗炉中进行固溶处理，固溶温度为950℃，固溶时间为45min，空冷至室温，热处理采用ar气氛保护；

　　步骤3：时效处理

　　固溶处理完成，将零件置于马弗炉中进行时效热处理，时效温度为560℃，时效时间为2h，空冷至室温，热处理采用ar气氛保护。

　　对比例2.2

　　针对本发明实施例2提供有对比例2.2，实现corrax材料的热处理，主要包括以下步骤：

　　步骤1：零件打印

　　通过3d打印设备，采用条带扫描策略，打印100×100×30mm的零件，不开启基板加热；

　　步骤2：时效处理

　　零件打印完成，将零件置于马弗炉中进行时效热处理，时效温度为560℃，时效时间为2h，空冷至室温，热处理采用ar气氛保护。

　　经测试，成型工件室温下的力学性能与尺寸变化如下表2所示：

　　表2

　　实施例3

　　本实施例公开的一种3d打印材料热处理工艺，以corrax不锈钢材料为例，包括以下步骤：

　　步骤1：零件打印

　　通过3d打印设备，采用条带扫描策略，打印100×100×30mm的零件，基板加热温度为170℃；

　　步骤2：深冷处理

　　成型结束，零件置于深冷箱中进行冷处理，冷处理温度为-40℃，时间为2h，空冷至室温；

　　步骤3：时效处理

　　冷处理完成，将零件置于马弗炉中进行时效热处理，时效温度为570℃，时效时间为2h，空冷至室温，热处理采用ar气氛保护。

　　对比例3.1

　　针对本发明实施例3提供有对比例3.1，实现corrax不锈钢材料的热处理，主要包括以下步骤，

　　步骤1：零件打印

　　通过3d打印设备，采用条带扫描策略，打印100×100×30mm的零件，不开启基板加热；

　　步骤2：固溶处理

　　成型结束，将零件置于马弗炉中进行固溶处理，固溶温度为950℃，固溶时间为45min，空冷至室温，热处理采用ar气氛保护；

　　步骤3：时效处理

　　固溶处理完成，将零件置于马弗炉中进行时效热处理，时效温度为570℃，时效时间为2h，空冷至室温，热处理采用ar气氛保护。

　　对比例3.2

　　针对本发明实施例3提供有对比例3.2，实现corrax不锈钢材料的热处理，主要包括以下步骤，

　　步骤1：零件打印

　　通过3d打印设备，采用条带扫描策略，打印100×100×30mm的零件，不开启基板加热；

　　步骤2：时效处理

　　零件打印完成，将零件置于马弗炉中进行时效热处理，时效温度为570℃，时效时间为2h，空冷至室温，热处理采用ar气氛保护。

　　经测试，成型工件室温下的力学性能与尺寸变化如下表3所示：

　　表3。

　　技术特征：

　　1.一种3d打印不锈钢材料热处理方法，用于简化3d打印零件热处理工艺流程，提高总体力学性能，减小零件加工余量，其特征在于，包括以下步骤：

　　步骤1：零件打印

　　通过3d打印设备在基板上完成不锈钢零件的成型，基板加热温度为160℃～200℃；

　　步骤2：深冷处理

　　不锈钢零件成型结束后，将不锈钢零件置于深冷箱中进行冷处理，冷处理温度为-20℃～-50℃、冷处理时间为1.5～2.5h、冷却方式为空冷；

　　步骤3：时效处理

　　深冷处理完成后，将不锈钢零件置于马弗炉中进行时效热处理，时效温度为530℃～570℃，时效时间为1h～2h，冷却方式为空冷，时效热处理采用气氛保护。

　　2.如权利要求1所述的一种3d打印不锈钢材料热处理方法，其特征在于，步骤1中，所述3d打印设备的扫描策略采用条带扫描策略。

　　3.如权利要求1所述的一种3d打印不锈钢材料热处理方法，其特征在于，步骤1中，所述基板的加热温度优选为180℃～200℃。

　　4.如权利要求1所述的一种3d打印不锈钢材料热处理方法，其特征在于，步骤2中，所述冷处理温度优选为-20℃～-40℃，所述冷处理时间优选为2h～2.5h。

　　5.如权利要求1所述的一种3d打印不锈钢材料热处理方法，其特征在于，步骤3中，所述时效温度优选为540℃～570℃，所述时效时间优选为2h，所述气氛保护采用ar气。

　　技术总结

　　本发明公开了一种3D打印不锈钢材料热处理方法，用于简化3D打印零件热处理工艺流程，提高总体力学性能，减小零件加工余量，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：零件打印；步骤2：深冷处理；步骤3：时效处理。相比现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明热处理工艺流程简单，无高温固溶处理步骤，时效时间短。零件热处理前后尺寸变化小。零件硬度高，抗拉强度高，韧性高。

　　技术研发人员：吴巧巧;于鹏超;王克文;牛洁;张国良

　　受保护的技术使用者：上海镭镆科技有限公司

　　技术研发日：2019.12.13

　　技术公布日：2020.04.24