2024增材制造钴基合金与不锈钢异种金属一体化形成技术规范

增材制造钴基合金与不锈钢异种金属一体化成形技术规范II目 次前言 II1范围 1规范性引用文件 1术语和定义 2一般要求 35原材料 3工艺要求 4检验与验收 7包装、标志、运输和储存 129随行文件 1211增材制造钴基合金与不锈钢异种金属一体化成形技术规范范围验收、包装、标志、运输、储存、随行文件等技术要求。本文件适用于采用激光定向能量沉积工艺和激光粉末床熔融工艺进行钴基合金与不锈钢合金一体化增材制造成形。不锈钢合金的增材制造、钴基合金的增材制造及相关产品的再制造可参考本文件。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T222钢的成品化学成分允许偏差GB/T223（适用部分）钢铁及合金化学分析方法GB/T226钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T228.2金属材料拉伸试验第2部分：高温试验方法GB/T229金属材料夏比摆锤冲击试验方法GB/T230.11部分：试验方法GB/T232金属材料弯曲试验方法GB/T1954铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体含量测量方法GB/T2653焊接接头弯曲试验方法GB/T3075金属材料疲劳试验轴向力控制方法GB/T3850致密烧结金属材料与硬质合金密度测定方法GB/T4161金属材料平面应变断裂韧度KIC试验方法GB/T4334金属和合金的腐蚀不锈钢晶间腐蚀试验方法GB/T4340.1金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法GB/T10561钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法GB/T12444金属材料磨损试验方法试环-试块滑动磨损试验GB/T13298金属显微组织检验方法GB/T18851.1无损检测渗透检测第1部分：总则GB/T19943无损检测金属材料X和伽玛射线照相检测GB/T20878不锈钢和耐热钢牌号及化学成分GB/T20967无损检测目视检测总则GB/T21143金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法GB/T24196金属和合金的腐蚀电化学试验方法恒电位和动电位极化测量导则GB/T26077GB/T29070无损检测工业计算机层析成像（CT）31218GB/T31310金属材料残余应力测定钻孔应变法22GB/T35351增材制造术语GB/T35022增材制造主要特性和测试方法零件和粉末原材料GB/T37698增材制造设计要求、指南和建议GB/T38971增材制造用球形钴铬合金粉GB/T39247增材制造金属制件热处理工艺规范GB/T39251增材制造金属粉末性能表征方法GB/T39252增材制造金属材料粉末床熔融工艺规范GB/T39253—2020增材制造金属材料定向能量沉积工艺规范GB/T39254增材制造金属制件机械性能评价通则GB/T41508—2022增材制造通则增材制造零件采购要求GB/T43115金属材料薄板和薄带室温剪切试验方法GB/T43233增材制造系统性能和可靠性航空航天用金属材料激光粉末床熔融设备验收试验T/ZZB2578增材制造用不锈钢粉DB32/T4093增材制造金属制件孔隙缺陷检测工艺计算机层析成像（CT）法20221461-T-604增材制造鉴定原则航空航天用金属激光粉末床熔融设备操作人员能力评价20232286-T-605增材制造材料不锈钢粉末术语和定义GB/T35351、GB/T39253—2020和GB/T41508—2022界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1一体化增材制造成形additivemanufacturingofintergratedforming通过增材制造技术实现两种或多材料零件一体成形的工艺。3.2随炉样品samplealongwithpart在零件或实物成形的同时，额外制备的同制造批次样坯或试样。[来源：GB/T39253—2020，定义3.9]3.3鉴定件qualificationpart在产品零件正式生产前制造的零件，鉴定合格后产品可投入正式生产。[来源：GB/T41508—2022，定义3.2]3.4首件firstproductionpart（以及相同的公差验证生产过程是否有相应的制造能力。[来源：GB/T41508—2022，定义3.3]3.5参考件referencepart33与最终零件相似的零件，但具有不同的几何形状、尺寸或容易测量或表征的特征。注：参考件通常是带有简单几何形状的解剖件，用于验证零件属性并减少测量工作。[来源：GB/T41508—2022，定义3.4]一般要求产品供货要求和服务范围由供需双方协商确定。合同（或订货单）GB/T41508单中注明。20221461-T-604GB/T43233原材料原材料应为钴基合金粉末和不锈钢合金粉末。艺、在同一制造工艺周期生产的粉末组成。粉末原材料的质量特性主要包括化学成分、粉末粒度及分布、形态（球形率）、松装/GB/T35022、GB/T39251代表该批原材料。GB/T389711GB/T38971T/ZZB2578（20232286-T-605）、GB/T208782或需方有特殊要求时，由供需双方协商确定化学成分等要求。表1典型牌号钴基合金粉末化学成分要求示例单位：wt.%牌号化学成分CoCrWMoCMnSiNiFeONPSCoCrW余量26.00～30.008.00～10.00-≤0.10≤0.300.8～1.50≤0.30≤0.50≤0.08≤0.15≤0.0344CoCrMo余量26.00～30.00≤0.204.00～7.00≤0.40≤0.30≤1.20≤0.50≤0.75≤0.08≤0.15≤0.03CoCrWMo余量26.00～30.004.00～7.004.00～7.00≤0.10≤0.30≤1.20≤0.50≤0.50≤0.08≤0.15≤0.03表2典型牌号不锈钢合金粉末化学成分要求示例单位：wt.%牌号化学成分FeCrNiMoMnSiOCPSNNb+Ta022Cr19Ni10（S30403）余量18.00～20.008.00～12.00-≤2.00≤1.00≤0.05≤0.012≤0.045≤0.03Cu022Cr17Ni12Mo2（S31603）余量16.00～18.0010.00～14.002.00～3.00≤2.00≤1.00≤0.05≤0.012≤0.045≤0.03工艺要求通用要求12。55图1激光定向能量沉积工艺流程图66图2激光粉末床熔融工艺流程图GB/T37698（随炉样品的数量和放置位置宜使测试结果能够准确代表产品性能）。制造设备供应商提供的工艺参数包，通过工艺试验得到合适的工艺参数或工艺范围。（//通过工艺试验确定。应避免多激光器搭接界面位于钴基合金与不锈钢异种金属结合界面处。GB/T39247成品尺寸。根据产品的类型和制造水平，供需双方应在合同（或采购单）中明确采用一个或多个验收阶段（7机械性能以及腐蚀、摩擦磨损、内应力、疲劳/寿命试验、断裂韧性等特殊性能的测试，评估一体化成形零件的综合性能和质量稳定性。鉴定件满足供货要求时，才允许开始制造首件或产品。77艺参数应形成文件。根据鉴定件和/（或工艺数据单在内的一套文件，作为实施产品制造的依据。应完整监测并记录整个制造过程的工艺和数据。产品制造时，根据需方要求对产品和/或参考件（随炉样品）开展相关性能质量检验。产品制造过程中，应注意异物、油脂、氧化物或可能影响产品质量的其它污物。激光定向能量沉积工艺要求GB/T392533。应记录主要工艺参数数据，形成可追溯性文件。表3激光定向能量沉积关键工艺参数对零件成形的影响序号关键工艺参数对零件成形的影响1激光功率影响零件成形质量和成形效率等2扫描速度影响零件密度、零件质量和成形效率等3送粉速率影响零件成形质量和成形效率等4沉积道宽度影响零件成形微观组织、成形效率、尺寸精度等5沉积层高度影响零件成形微观组织、成形效率、尺寸精度等6搭接率影响零件成形质量和性能7光斑尺寸影响沉积道宽度、成形质量和成形效率等8预热温度成形平台温度影响冷却速率、微观结构和性能，降低零件残余应力激光粉末床熔融工艺要求GB/T392524。应记录主要工艺参数数据，形成可追溯性文件。表4激光粉末床熔融关键工艺参数对零件成形的影响序号关键工艺参数对零件成形的影响1成形平台预热温度成形平台温度影响冷却速率、微观结构和性能，降低零件残余应力2保护气体影响零件化学成分和性能3成形室氧含量氧化物夹杂会影响成形件的力学性能4铺粉速度铺粉速度会影响粉末初始密度、零件微观组织和表面质量等5铺粉厚度影响零件表面质量、强度和致密度等检验与验收88检验项目与验收要求（或订货单测试数据可作为参考值提供。5。6。GB/T35022、GB/T39254试样应最大程度反映零件机械性能的方向差异性，如无特别规定，优先采用空间内垂直相交的X、Y、Z三个方向进行取样。表5推荐的鉴定件、首件主要检验项目检验项目不锈钢合金侧钴基合金侧异种金属结合界面一体化成形件化学成分√√拉伸试验√根据需要√[1]冲击试验√√[1]弯曲试验√√[1]金相检验√√√√密度√√晶间腐蚀试验√δ铁素体含量√硬度√√√√剪切力√[2]内应力√√√[1]腐蚀根据需要摩擦磨损√根据需要疲劳/寿命试验根据需要根据需要断裂韧性根据需要根据需要无损检验√√√√其他（如有）注[1]：取样区域和测试位置应尽可能包含钴基合金与不锈钢异种金属结合界面。[2]：可通过一体化成形件进行取样。99表6推荐的产品、参考件主要检验项目检验项目不锈钢合金侧钴基合金侧异种金属结合界面一体化成形件化学成分√√拉伸试验根据需要根据需要冲击试验根据需要根据需要弯曲试验根据需要根据需要金相检验√√√√密度根据需要根据需要晶间腐蚀试验根据需要δ铁素体含量根据需要硬度√√√√剪切力根据需要无损检验√√√√（当产品允许破坏且有足够机加工余量时）或参考件（随炉样品）破坏性检验化学成分分析化学成分分析按GB/T222、GB/T223的规定进行。CoCrWMoCMnSiNiFeONPS等元素含量，具体要求由供需双方协商确定。针对不锈钢合金无稀释区，推荐可分析Fe、Cr、Ni、Mo、Mn、Si、Cu、Nb+Ta、O、N、P、S等元素含量，具体要求由供需双方协商确定。金相检验（推荐放大倍数为10倍按GB/T226不锈钢合金、异种金属结合界面在内的整个区域。微观金相检验（推荐放大倍数为200倍）按GB/T13298的规定进行。微观金相检验应分别针对钴基合金、不锈钢合金、异种金属结合界面中的典型区域进行分析。应分别在平行和垂直于铺粉/沉积方向进行取样。主要观察显微组织和异种金属结合界面熔合情况，以及气孔、夹杂、未熔合、沉淀物、裂纹等缺陷。密度密度的测定按GB/T3850的规定进行。主要分析钴基合金侧、不锈钢合金侧的致密性。硬度洛氏硬度的测试按GB/T230.1的规定进行。11维氏硬度的测试按GB/T4340.1的规定进行。应分别在平行和垂直于铺粉/（芯部/表面取样需求，主要评价钴基合金侧和异种金属结合界面的硬度值或硬度差。（即从钴基合金侧往不锈钢合金侧及平行于异种金属结合界面的直线上进行硬度变化曲线测量，评价结合界面的稀释率和均质性。拉伸试验室温拉伸试验按GB/T228.1的规定进行。高温拉伸试验按GB/T228.2的规定进行。拉伸试验试样测试3组（每组3个试样），对空间内垂直相交的X、Y、Z三个方向进行取样，试样的轴线应分别平行或垂直于铺粉/沉积方向。对于一体化成形件，宜以异种金属结合界面为中心制备横向拉伸试样。冲击试验冲击试验按GB/T229的规定进行。冲击试验试样测试3组（每组3个试样），对空间内垂直相交的X、Y、Z三个方向进行取样，试样的轴线应分别平行或垂直于铺粉/沉积方向。对于一体化成形件，宜以异种金属结合界面为缺口位置制备冲击试样。弯曲试验不锈钢合金侧的弯曲试验按GB/T3581的规定进行。对于一体化成形件，宜以异种金属结合界面为中心制备弯曲试样，弯曲试验按GB/T2653的规定进行。主要观察弯曲180°时，试样各方向上的裂纹、气孔和夹杂物等缺陷数量及尺寸大小。晶间腐蚀晶间腐蚀试验按GB/T4334的规定进行。晶间腐蚀试样应为随炉试样且经过与产品相同的热处理。试样应至少取2个，其中一个进行敏化处理，另外一个作为对比试样。δ-铁素体含量δ铁素体含量根据Delong修正后的Schaeffler图确定。在有怀疑的情况下，可采用GB/T1954中磁性法进行补充检验。摩擦磨损试验摩擦磨损试验按GB/T12444的规定进行。剪切试验剪切试验按GB/T43115的规定进行。应以异种金属结合界面为中心制备剪切试样。腐蚀性能试验电化学腐蚀性能试验按GB/T24196的规定进行。1111疲劳试验轴向力控制试验按GB/T3075的规定进行。轴向应变试验按GB/T26077的规定进行。断裂韧性试验平面应变断裂韧性试验按GB/T4161的规定进行。准静态断裂韧性试验按GB/T21143的规定进行。推荐采用三点弯曲试样或紧凑拉伸试样。内应力全释放应变法测定内应力按GB/T31218的规定进行。钻孔应变法测定内应力按GB/T31310的规定进行。无损检验尺寸检验产品的尺寸应采用相应精度的量具测量，检验位置及方法由供需双方协商确定。术图样要求。表面质量检验外观及目视检验按GB/T20967的规定进行。主要观察产品表面状态的均匀一致性，是否有外来物，是否有影响产品使用的缺损、掉块、气孔、夹杂、未熔合、裂纹等缺陷。渗透检验渗透检验按GB/T18851的规定进行。主要检查零件表面是否有裂纹、未熔合等线性缺陷或穿透性缺陷，以及气孔和夹杂类缺陷。射线检验射线检验按GB/T19943的规定进