激光选区熔化技术是最有前景的增材制造技术之一,它不仅具有成本低、制造周期短、材料利用率高等优点,而且其成形件晶粒细小、组织均匀、致密度高、力学性能优良。本文实验采用激光选区熔化技术,选用45钢为基板材料,H13钢粉末为激光选区熔化材料,开展SLM成形H13钢实验研究。以激光功率、扫描速度、铺粉厚度三因素建立正交实验,以成形试样的尺寸精度为指标确定激光选区熔化成形H13钢的最佳工艺方案。在此基础上,采用单因素分析的方法,利用扫描电子显微镜、光学显微镜、摩擦磨损试验机等相应的检测手段系统研究了扫描速度、激光功率、铺粉厚度、扫描间距、激光能量密度对激光选区熔化成形H13钢组织和性能影响。主要研究内容与结果如下:1.开展了工艺参数对激光选区熔化成形H13钢尺寸精度、表面粗糙度和致密度的研究。通过正交分析得出对成形试样尺寸精度影响最大的因素依次为激光功率、扫描速度、铺粉厚度;之后通过单因素实验的方法对激光选区熔化成形H13钢致密度与粗糙度进行研究,结果表明当激光功率为220W,扫描速度为800mm/s,铺粉厚度为0.02mm,扫描间距为0.08mm时,成形H13钢试样致密度达到最大值98.16%,同时粗糙度达到最小值10.1μm。2.综合分析了各工艺参数对激光选区熔化成形H13钢组织和性能的影响规律。研究表明:在不同激光能量密度下,成形H13钢试样表面组织主要由马氏体与残余奥氏体组成,随着激光能量密度的增大,残余奥氏体含量逐渐上升。在不同激光能量密度下各试样表面均存在大量胞状(树枝)晶,侧面出现大量柱状(树枝)晶,且试样不存在元素偏析现象。3.研究激光能量密度对激光选区熔化成形H13钢力学性能的影响规律。随着激光能量密度的上升,成形H13钢试样的上表面硬度呈现先下降后升高的趋势,当激光能量密度为172J/mm~3时,试样上表面显微硬度达到最大值为681.04HV,且成形H13钢试样具有各向异性:侧面的显微硬度略低于其上表面。研究了激光能量密度对成形H13钢试样拉伸性能的影响,结果表明当激光能量密度为172J/mm~3时,激光选区熔化成形H13钢抗拉强度最好达到1637Mpa,屈服强度达到最大值为1234Mpa,性能均与锻造试样相近,且高于铸造试样拉伸性能;但SLM成形H13钢试样的延伸率均低于锻造试样。研究了激光能量密度对成形H13钢试样摩擦磨损性能的影响,结果表明SLM成形H13钢摩擦磨损方式主要为磨粒磨损与粘着磨损相结合,当激光能量密度为172J/mm~3时,试样耐磨性能最佳。研究了激光能量密度对激光选区熔化成形H13钢残余应力的影响,结果表明,随激光能量密度的增加,试样内应力逐渐增大。研究了真空回火处理对激光选区熔化成形H13钢组织、显微硬度和耐磨性能得影响,结果表明真空回火后试样组织更加均匀,硬度、耐磨性能均有提高,且性能明显优于锻造成形试样,试样内部残余应力明显降低。对模具的随形冷却水道进行设计,并通过研究得到的最佳工艺参数对模具模型进行激光选区熔化成形,结果表明随形冷却系统成形效果良好。