热处理对激光直接沉积成形A-100钢基体组织及性能的影响.pdf

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1、B巨墨至垒基鱼旦．_j!!二丝热处理对激光直接沉积成形A一1oo钢基体组织及性能的影响崔灿1，刘栋2，苏亚东1，吴斌1，王向明1(1．航空工业沈阳飞机设计研究所，沈阳110035：2．北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100083)【摘要】研究了激光直接沉积成形A一100钢沉积态及热处理态组织，通过调整热处理工艺获得激光直接沉积成形A—100钢回火马氏体+回火贝氏体混合基体组织。不同热处理工艺下性能对比结果表明，相比淬火马氏体组织，回火贝氏体+回火马氏体混合组织具有更高的强度，但塑性有所下降。关键词：激光直接沉积成形；A一100

2、钢；热处理；基体组织EffectofHeatTreatmentonMicrostructureandMechanicalPropertyofLaserDepositedA-100SteelCUICanl，LIUDon92，SUYadon91，WUBinl，WANGXiangmin91(1．AVICShenyangAircraftDesign&ResearchInstitute，Shenyangl10035，China；2．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，BeihangUniversity,

3、Beijing100083，China)【ABSTRACT】ThemicrostructureofthedepositedmaterialandlaserdepositedA-100steelgotbyadjustingheattreat—mentmethodswerestudied．Theresultsshowthatthemixedmartensite—bainitemicrostructurespecimenshaveahi曲tensilestrengthwithalowplasticitycomparedwiththequen

4、chedmartensitemicrostructurespecimensafterdifferentheattreatment．Keywords：Laserdepositionshaping；A-100steel；Heattreatment；MicrostructureDoI：10．16080／j．issnl671-833x．2017．13．089近年来，随着增材制造技术的发展，激光直接沉积成形技术越来越多地应用于航空结构件。A一100钢由于具有优良的综合力学性能及抗应力腐蚀性能，被认为是下一代飞机起落架等关键结构件的首选材料⋯。采

5、用激光直接沉积成形技术成形A一100钢，可提高材料利用率并缩短生产试制周期，将成为未来先进航空制造技术的前沿热点研究方向之一12-31。目前，锻制A一100钢在国内外的应用已较为成熟，相关的热处理工艺及组织性能研究也较为完善[4-510但采用激光直接沉积成形技术制造A一100钢，其热处理工艺及相关基体组织性能等研究迄今未见报道。本文主要对激光直接沉积成形A一100钢沉积态及热处理态组织进行分析，并尝试通过调整热处理工艺改变激光直接沉积成形A一100钢基体组织，获得回火马氏体与回火贝氏体混合基体组织，并探讨其对合金性能的影响。1试验方法

6、激光直接沉积成形A一100钢制件的制备与成形在配有三轴联动四坐标数控加工机床的10kW光纤激光增材制造成套系统上进行。激光增材制造过程中成形腔内保持高纯氩气保护性气氛，通过高功率激光对同轴输送的A一100钢粉末进行多道逐层熔化沉积。激光增材制造工艺参数为：激光束功率3500—3700W、光斑直径2．5mm、光束扫描速度200mm／min，单层沉积生长高度约为0．5mm，最终成形出尺寸为370mm×130mm×30mm的厚板状试样(如图1所示)。试样成形后经均匀化退火处理及正火+高温回火软化等预备热处理后，进行最终热处理，热处理工艺参图

7、1激光直接沉积成形A一100钢试样Fig．1LaserdepositionshapingA-100steel2017年第13期·航空制造技术89乓Ⅳ，数见表1。采用OlympusBX51M型光学金相显微镜分析不同状态下试料组织形貌，在INSTR0N5565型微机控制电子万能试验机上测试室温拉伸性能，在JSM一5800型扫描电镜分析断口形貌及微观组织成分，在FM一800型显微硬度仪进行显微硬度测定。2试验结果分析2．1沉积态组织形貌利用光学金相显微镜对激光直接沉积成形A一100钢沉积态纵、横截面组织进行观察，图2(a)为纵向截面试样的组

8、织形貌照片，可见沉积态组织细小、均匀、致密，纵截面上可见每层熔池底部的熔合线特征，原始奥氏体柱状晶贯穿多个沉积层外延生长。图2(b)为放大显微镜观察倍数的横向截面试样组织形貌，可见组织几乎全部为近似等轴状或方块状胞晶形貌