【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及增材制造，具體為一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料及其制備方法。
技術介紹
1、壓鑄生產中的高溫高壓環境對模具的要求很高，并且，為適應越來越大幅面和鎖模壓力的大型壓鑄機被投入于新能源汽車車身結構件的生產，被注射進型腔的液態金屬溫度將會高于700℃，注射速度更快，這將會進一步增大整套模具的溫度高低點差值，尤其在熱節點及沖澆口處，模具溫度過高的問題亟待解決。減材制造中的水路多為直孔水路，為模具提供的冷卻效果有限，提高壓鑄模具材料的自身熱導率，是進一步提高整套模具冷卻均勻性，加快生產節拍的有效方法。
2、目前為了提高整套模具中熱節點、沖澆口等高溫位置的冷卻速度，提升整套模具的冷卻均勻性，將會使用增材制造隨形水路的模具鑲塊，因增材制造(slm、laser?cladding等)技術的急冷急熱特性與傳統熱作模具鋼(tq1、dievar、h13、h11等)的淬火過程相吻合，多使用馬氏體時效鋼(18ni300、cx等)作為增材制造壓鑄模具的金屬粉末原材料，其最大問題為較低的熱導率值，僅為傳統鋼的2/3，將快速熱傳導性能金屬粉末材料和增材制造隨形水路模具技術相結合，提供更高效的模具于壓鑄生產使用是有必要性的。
3、以dievar、h13為代表的碳鋼類熱作模具鋼熱導率較低，大尺寸結構產品的壓鑄生產需要更高溫度液態金屬的快速冷凝近凈成型，當前模具鋼材料易在生產中出現因熱量傳導速度較低而導致的模具表面溫度較高現象，在脫模劑噴涂后，表面快速冷卻，在中等次數使用中導致模具表面產生熱龜裂、開裂現象，進而影響產品質量。>
4、傳統熱作模具鋼的增材制造存在較大困難，依賴基板加熱溫度，僅在較小的實驗設備中能實現較小幅面超過200℃的加熱，實際生產過程中，設備加熱難以超過200℃，這也導致了傳統熱作模具鋼粉末在增材制造的快速熔化凝固過程中產生較大的焊接應力，進而導致材料的開裂現象，難以實現材料本身的高熱傳導性與隨形水路的快速熱傳導方式的相互結合。針對相關技術問題，尚未提出方案。
技術實現思路
1、針對相關技術中的問題，本專利技術提出的一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料及其制備方法，以克服現有相關技術所存在的上述技術問題，本專利技術的目的是提高壓鑄模具的壽命與生產節拍，實現了碳鋼類熱作模具鋼材料和隨形水路模具相結合，進一步提高熱節點鑲件的導熱能力，實現整套模具的模溫平衡。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料，以重量百分比計，其化學成分如下：
4、c：0.3～0.35％；
5、cr：0～1.5％；
6、mo：2.5～3.4％；
7、v：0.4～0.9％；
8、si：0～0.9％；
9、mn：0.7～1.1％；
10、余量為fe和不可避免的雜質。
11、優選的，以重量百分比計，其化學成分如下：
12、c：0.32％；
13、cr：0.5％；
14、mo：2.8％；
15、v：0.8％；
16、si：0.9％；
17、mn：0.9％；
18、余量為fe和不可避免的雜質。
19、優選的，以重量百分比計，其化學成分如下：
20、c：0.34％；
21、cr：1.5％；
22、mo：3.4％；
23、v：0.6％；
24、si：0.9％；
25、mn：0.9％；
26、余量為fe和不可避免的雜質。
27、優選的，以重量百分比計，其化學成分如下：
28、c：0.31％；
29、cr：1.2％；
30、mo：2.7％；
31、v：0.5％；
32、si：0.3％；
33、mn：0.8％；
34、余量為fe和不可避免的雜質。
35、優選的，熱作模具鋼材料為球形粉末，且粉末粒徑區間為15～53um。
36、為實現上述目的，本專利技術還提供如下技術方案：
37、一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料的制備方法，包括以下步驟：
38、步驟一：預先使用真空氣霧化的方式將熱作模具鋼材料制備成球形粉末，其中，增材制造使用狀態的粉末粒徑區間為15～53um；
39、步驟二：進行使用選區激光熔化設備并優化slm成型參數，制備加工樣品；
40、步驟三：對制備的加工樣品進行熱處理、冷卻,獲得最佳的材料性能。
41、一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料及其制備方法，所述優化slm成型參數,包括:激光功率為280w，線掃描速度為980mm/s，層厚為50μm，線間距為0.05mm。
42、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
43、(1)本專利技術為一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料及其制備方法，通過優化成分及熱處理調控，選擇最佳成分及工藝下的新型高熱傳導性能熱作模具鋼，測試在不同溫度下的熱導率及力學性能，判定此材料在壓鑄生產中的可行性，本熱作模具鋼材料可在模具端使用，性能優于傳統熱作模具鋼材料，可進一步提高壓鑄模具的壽命與生產節拍；
44、(2)本專利技術為一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料及其制備方法，對新型高熱到熱作模具鋼材料進行氣霧化制粉工藝，篩選增材制造工藝下合適的粉末粒度范圍，對其進行增材成型，調控其成型工藝，選擇最佳力學性能狀態下的增材制造工藝，并進行熱處理工藝的調控，對高熱傳導率熱作模具鋼材料的增材制造成型可行性進行評估，確定隨形水路高導熱模具增材制造的實際技術路線，同時進行了材料的氣霧化粉末化處理，適應增材制造工藝，實現了碳鋼類熱作模具鋼材料和隨形水路模具相結合，進一步提高熱節點鑲件的導熱能力，實現整套模具的模溫平衡。
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1.一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料，其特征在于，以重量百分比計，其化學成分如下：
2.根據權利要求1所述的一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料，其特征在于：以重量百分比計，其化學成分如下：
3.根據權利要求1所述的一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料，其特征在于：以重量百分比計，其化學成分如下：
4.根據權利要求1所述的一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料，其特征在于：以重量百分比計，其化學成分如下：
5.根據權利要求2、3或4所述的一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料，其特征在于：熱作模具鋼材料為球形粉末，且粉末粒徑區間為15～53um。
6.一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料的制備方法，用于權利要求1-5任意一項所述的具有高熱導率的熱作模具鋼材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料制備方法，其特征在于：所述優化SLM成型參數，包括:激光功率為280w，線掃描速度為980mm/s，層厚為50μm，線間距為0.05mm。
【技術特征摘要】
1.一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料，其特征在于，以重量百分比計，其化學成分如下：
2.根據權利要求1所述的一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料，其特征在于：以重量百分比計，其化學成分如下：
3.根據權利要求1所述的一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料，其特征在于：以重量百分比計，其化學成分如下：
4.根據權利要求1所述的一種具有高熱導率的熱作模具鋼材料，其特征在于：以重量百分比計，其化學成分如下：
5.根據權利要求2、3或4所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：錢濱，程忠輝，邱建榮，秦嬉嬉，陳天豪，
申請(專利權)人：寧波匠心快速成型技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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