【摘 要】
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马氏体时效钢18Ni300是新型的超高强度钢,因其具有优良焊接性、强韧性、简单热处理工艺与适应复杂工况的服役性能,被广泛应用于轮船运输、航空航天、机械制造等领域。为满足企业对钢材日渐高性能、高精度和低成型成本的要求,本课题以激光熔化沉积（Laser Melting Deposition,LMD）技术为基础,以商用18Ni300金属粉末为原材料,选用固溶处理（840℃/1 h）和固溶处理（840℃/
【基金项目】
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国家重点研发计划课题“大型风电轴承超高强韧涂层激光熔覆关键技术研究”（项目编号:2018YFB0407302）；
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马氏体时效钢18Ni300是新型的超高强度钢,因其具有优良焊接性、强韧性、简单热处理工艺与适应复杂工况的服役性能,被广泛应用于轮船运输、航空航天、机械制造等领域。为满足企业对钢材日渐高性能、高精度和低成型成本的要求,本课题以激光熔化沉积（Laser Melting Deposition,LMD）技术为基础,以商用18Ni300金属粉末为原材料,选用固溶处理（840℃/1 h）和固溶处理（840℃/1 h）+时效处理（490℃/6 h）两种热处理方式,对增材制造18Ni300合金的工艺、力学性能和热处理强化进行研究。具体研究如下:（1）以面能量密度为变化参数,对LMD制备18Ni300进行工艺优化。以单道单层的稀释率、截面宽高比、微观组织为形貌特征,以硬度为性能指标,最终选择最佳工艺参数为:激光功率2400 W、扫描速度12 mm/s,送粉量1.5r/min、送气量4.5 L/min、光斑直径为4 mm。并用最佳工艺参数制备了多道单层和多道多层试样。（2）研究LMD制备18Ni300合金的微观组织物相、演变规律以及热处理对微观组织影响。结果表明,从晶粒尺寸与生长方向范畴上看,沉积态微观组织主要由胞状晶、柱状晶组成,物相基本全为马氏体,少量奥氏体呈颗粒状分布,枝晶间Mo、Ni、Ti等元素集中分布。固溶处理后杂质相与合金元素充分溶解在奥氏体中,快速凝固后熔池边界消失,形成均匀马氏体组织;固溶+时效处理后枝晶形貌基本消失,时效过程存在少量奥氏体逆转化,并在整个基体中弥散分布Ni3Mo、Ni3Ti型第二相沉淀。（3）研究了沉积态与热处理强化后18Ni300合金的硬度与拉伸性能。结果表明,沉积态涂层平均硬度达375.2 HV0.2,抗拉强度为662.1 MPa,断裂时延伸率为12.328%,表现出良好塑性。固溶处理后强度略微下降,塑性变好;再经时效处理后强度大幅提升,塑性明显变差,明显观察到亚微米级第二项沉淀呈球状或颗粒状大量分布于枝晶间。（4）研究了沉积态与热处理后18Ni300合金的服役性能,包括摩擦磨损性能和电化学腐蚀性能。沉积态18Ni300以疲劳磨损为主,磨损严重;固溶处理后以粘着磨损为主,相比沉积态磨损量减少68.2%;固溶+时效处理以氧化磨损为主,相比沉积态磨损量减少65.0%。固溶处理后晶间腐蚀现象明显减少,提高了耐腐蚀能力,而固溶+时效处理后由于第二相消耗了基体中Ni、Mo、Ti等耐腐蚀元素,导致腐蚀速率大幅提升,耐腐蚀能力变差。
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