层叠造型用马氏体时效钢粉末、马氏体时效钢层叠造型品及其制造方法与流程

本发明涉及一种层叠造型用马氏体时效钢粉末、马氏体时效钢层叠造型品及其制造方法。

背景技术：

1、最近，作为可以近净形(near net shape)容易地形成具有复杂形状的金属制品(零件)的手段，层叠造型法受到瞩目。所谓层叠造型法，是指一般也被称为3d打印的附加制造技术(additive manufacturing)。而且，作为层叠造型法的种类，例如有：对金属粉末照射热源而一边进行熔化一边进行层叠的粉末喷雾法；或反复进行如下作业，即，对平台(stage)上所铺满的金属粉末照射热源进行熔融并使其凝固的作业来进行层叠的粉末床(powder bed)法。根据层叠造型法，可大幅省略以前的机械加工工序来制作具有复杂形状的金属制品，因此可使用难加工性的金属材料。而且，难加工性的金属材料主要为高强度的金属材料，因此可制作具有复杂的形状且耐久寿命长的金属制品。作为以此种复杂的三维形状进行近净加工的用途之一，可列举压铸的模具。

2、作为高强度的金属材料，具代表性的有马氏体时效钢。所谓马氏体时效钢，例如是指在含有18质量％左右的ni的钢中添加有co、mo、ti、al等时效硬化元素的时效硬化型的超强力钢。而且，马氏体时效钢的韧性也优异，因此通过将马氏体时效钢用于各种工具或结构零件的材料中，对于提高这些制品的寿命而言有效。而且，提出有一种在金属材料中使用马氏体时效钢并利用所述层叠造型法而制作的层叠造型品(专利文献1)。

3、马氏体时效钢粉末在造型状态及时效处理后强度与韧性优异，因此适于所述压铸模具的层叠造型。作为在此种模具用途中所使用的马氏体时效钢，已知有300ksi(kilopound-force per square inch，1000英镑每平方英寸)等级的马氏体时效钢，其一般的组成为fe-18％ni-9％co-5％mo。

4、另一方面，在层叠造型时使用粉末床法的情况下，从粉末至造型为止粉末或粉尘有可能释放至大气中，特别是要求对添加了co的粉末或粉尘进行用以抑制对人体健康的影响的管理。另外，由于co的添加会导致成本的增大，因此要求低co马氏体时效钢粉末。例如本申请的申请人提出了由马氏体时效钢形成的层叠造型用粉末，所述马氏体时效钢为以质量％计c：0.1％以下、ni：14％～22％、co：0％～5％、mo：0.1％～15.0％、ti：0.1％～5.0％、al：3.0％以下、其余部分fe及杂质的成分组成。具有所述合金组成的专利文献2中记载的粉末能够降低ti偏析，能够提高马氏体时效钢层叠造型品的韧性(专利文献2)。

5、另外，作为通过层叠造型而制造的物品(层叠造型品)所共同的课题，已知有由残留应力引起的应变的产生。作为在伴随马氏体转变的碳钢或马氏体系不锈钢中抑制所述应变的方法，例如提出了如下方法：考虑原料粉末的马氏体转变开始温度(ms点)，在层叠造型品的多个层间利用层叠造型装置的温度调节机构进行温度调整，由此缓和层叠造型品中的应变(专利文献3)。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：国际公开第2011/149101号

9、专利文献2：日本专利特开2020-45567号公报

10、专利文献3：日本专利第6295001号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、在不具有所述专利文献3中提出的温度调节机构的层叠造型装置的情况下，有时由于因造型中的材料的热收缩而产生的应变，导致层叠造型品产生变形或产生开裂。特别是在co未满1％的低co马氏体时效钢中，与一般的300ksi等级品相比，有变形量大的倾向，因此需要进一步抑制变形量。

3、另一方面，作为压铸模具所要求的特性，可列举不易产生由热疲劳引起的裂纹(热疲劳寿命的提高)。为了获得热疲劳寿命良好的模具，需要一种高温强度及对造型后的层叠造型品进行热处理后的材料(调质材料)的室温延展性、韧性良好的模具材料。因此，本发明的目的在于提供一种即便尽量减少co也可获得层叠造型后的变形少、热疲劳寿命特性也优异的层叠造型品的马氏体时效钢粉末、及由其形成的层叠造型品。

4、解决问题的技术手段

5、本发明是鉴于所述课题而完成。

6、即，本发明的一态样为一种层叠造型用马氏体时效钢粉末，以质量％计包含c：0.02％以下、si：0.04％～0.3％、ni：16％～20％、co：0.1％以下、mo：2.5％～3.5％、ti：1.5％～2.5％、al：0.01％以下、其余部分：fe及不可避免的杂质。

7、另外，本发明的另一态样为一种马氏体时效钢层叠造型品，以质量％计包含c：0.02％以下、si：0.04％～0.3％、ni：16％～20％、co：0.1％以下、mo：2.5％～3.5％、ti：1.5％～2.5％、al：0.01％以下、其余部分：fe及不可避免的杂质。

8、另外，本发明的又一态样为一种马氏体时效钢层叠造型品的制造方法，具有：粉末层形成工序，将所述层叠造型用马氏体时效钢粉末以层状铺满；以及熔融凝固工序，对铺满后的层叠造型用马氏体时效钢粉末，利用具有比所述层叠造型用马氏体时效钢粉末的d50大的直径的扫描热源依次熔融并使其凝固，由此形成凝固层，所述马氏体时效钢层叠造型品的制造方法中，重复进行所述粉末层形成工序与熔融凝固工序来获得层叠造型品。

9、发明的效果

10、根据本发明，即便尽量减少co也可获得层叠造型后的变形少、热疲劳寿命特性优异的层叠造型品。

技术特征：

1.一种层叠造型用马氏体时效钢粉末，以质量％计包含c：0.02％以下、si：0.04％～0.3％、ni：16％～20％、co：0.1％以下、mo：2.5％～3.5％、ti：1.5％～2.5％、al：0.01％以下、其余部分：fe及不可避免的杂质。

2.一种马氏体时效钢层叠造型品，以质量％计包含c：0.02％以下、si：0.04％～0.3％、ni：16％～20％、co：0.1％以下、mo：2.5％～3.5％、ti：1.5％～2.5％、al：0.01％以下、其余部分：fe及不可避免的杂质。

3.一种马氏体时效钢层叠造型品的制造方法，具有：

技术总结
本发明提供一种在尽量减少Co的同时，可获得造型后的变形少、热疲劳寿命特性优异的层叠造型品的马氏体时效钢粉末。一种层叠造型用马氏体时效钢粉末、及马氏体时效钢层叠造型品，所述层叠造型用马氏体时效钢粉末以质量％计包含C：0.02％以下、Si：0.1％～0.3％、Ni：16％～20％、Co：0.1％以下、Mo：2.5％～3.5％、Ti：1.5％～2.5％、Al：0.01％以下、其余部分：Fe及不可避免的杂质，所述马氏体时效钢层叠造型品包含C：0.02％以下、Si：0.1％～0.3％、Ni：16％～20％、Co：0.1％以下、Mo：2.5％～3.5％、Ti：1.5％～2.5％、Al：0.01％以下、其余部分：Fe及不可避免的杂质。

技术研发人员：斋藤大树,福泽范英,斉藤和也,福元志保
受保护的技术使用者：株式会社博迈立铖
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31