DE102016202885B4

DE102016202885B4 - Selektives Lasersinterverfahren

Info

Publication number: DE102016202885B4
Application number: DE102016202885.5A
Authority: DE
Inventors: Takayasu Shimizu
Original assignee: Japan Silicolloy Ind Co Ltd; Japan Silicolloy Industry Co Ltd
Current assignee: Japan Silicolloy Ind Co Ltd; Japan Silicolloy Industry Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: US20160251736A1; DE102016202885A1; JP2016160454A

Abstract

Ein selektives Lasersinterverfahren, aufweisend:abwechselndes Wiederholeneines Schrittes des Aufbauens von Metallpulver in Schichten, das Metallpulver aus einem siliziumreichen Edelstahl gemacht, enthaltend C: weniger als 0,020, Si: 3,0 - 5,0,Mn: 0,5 - 1,5, Cu: 0,8 - 1,2, Ni: 6,0 - 7,0, Cr: 10,0 - 13,0, Mo: 0,3 - 1,0, Nb: 0,30 - 1,00 in Gewichtsprozenten, und einen Rest aus Fe und zwangsläufigen Verunreinigungen, undeines Schrittes des selektiven Anwendens eines Lasers auf das in Schichten aufgebauten Metallpulver, um das Metallpulver zu schmelzen und zu sintern,wobei die Energiedichte E berechnet durch die folgende Formel 36 bis 124 [J/mm3] beträgtE=P/v×s×t,wobei P die Leistung des Lasers ist, v die Scangeschwindigkeit des Lasers ist, s der Scanvorschub des Lasers ist, und t die Laminierungsdicke der Schicht des Metallpulvers ist,wobei die Partikelgröße des Metallpulvers 32 bis 62 Mikrometer beträgt undwobei das Verfahren ferner ein Wärmebehandlungsverfahren umfasst, aufweisendeinen Schritt des Durchführens einer Lösungsbehandlung bei 1050°C für 20 Minuten an einem geformten Produkt, geformt durch das selektive Lasersinterverfahren und anschließender Wasserkühlung undeinen Schritt des Durchführens einer Aushärtbehandlung bei 480°C für 7 Stunden an dem geformten Produkt nach der Lösungsbehandlung und anschließender Luftkühlung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lasersinterverfahren, das ein Metallpulver mit einem Laser sintert und es laminiert, um eine gewünschte dreidimensionale Form aufzubauen.
Beschreibung des Standes der Technik
Metallpulver-Additive-Fertigung bzw. generatives Fertigen mit Metallpulver bzw. Metallpulver-3D-Druck ist ein 3D-Formen, das keinerlei Gussform benötigt, und es ist als eine Sorte von Rapid Prototyping (RP) aufgefallen, die auf schnelle Weise einen Prototyp unter Verwendung von 3D-CAD-Daten herstellt. Neuerdings sind mit dem in der 3D-Drucktechnologie gemachten Fortschritt Faktoren wie beispielsweise eine Zunahme bei der Genauigkeit von Produkten, eine Zunahme bei der Geschwindigkeit der Herstellung, und eine Zunahme bei den Materialsorten hinzugekommen, und dieses Herstellungsverfahren heißt nun additives Fertigen (AM), das nicht auf Herstellungsprototypen beschränkt ist und das direkt Endprodukte herstellen kann. Die Anwendungen, auf die dieses Verfahren angewendet werden kann, sind vielfältig geworden, und es kann nicht nur auf Formen und Maschinenteile angewandt werden, sondern auch auf kundenspezifische medizinische Teile wie künstliche Gelenke und künstliche Kronen.
Weil Metallpulver-Additive-Fertigung ein generatives Fertigen ist, das Material an ein erforderliches Teil anfügt, ist es möglich, Teile zu fertigen, die Formen haben, die nicht durch die existierenden Verarbeitungsverfahren (Schmieden, Gießen, Schneiden, usw.) gefertigt werden konnten, wie beispielsweise eine Spritzgussform, wo ein beliebiger Kühlkanal, geeignet für eine Produktform, innerhalb der Form platziert ist, und eine Flugzeugkomponente, wie etwa eine Kraftstoffeinspritzdüse eines Düsenjetmotors mit einer komplexen Form.
Beispielsweise offenbart die JP 2002 - 66 844 A eine Metallpulver-Additive-Fertigung, die eine Vielzahl von Scheibendaten aus 3D-Daten eines zu verarbeitenden Objektes erzeugt und einen Laserstrahl auf ein Kupfer-Nickel-Legierungspulver anwendet, basierend auf die Vielzahl der Scheibendaten, um dadurch jede Schicht zu sintern und diese zu laminieren.
Jedoch gibt es aufgrund von Auflagen der Gerätehersteller nur wenige Sorten von Material, die durch dieses Verfahren geformt werden können, was die Ausweitung der Anwendungen behindert, auf die dieses Verfahren angewandt werden kann.
Die DE 100 39 143 C1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile durch Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestenszwei Pulverelementen besteht und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, und dass im Verlaufe des Lasersinterprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht. Es werden folgende Pulverlegierungselemente, jedes für sich oder in beliebiger Kombination dem Eisenpulver zugegeben: Kohlenstoff, Silizium, Kupfer, Zinn, Nickel Molybdän, Mangan, Chrom, Kobalt, Wolfram, Vanadium, Titan, Phosphor, Bor. Die hergestellten Bauteile werden folgenden Nachbehandlungsschritten, die einzeln oder in beliebiger Kombination eingesetzt werden, unterzogen: Homogenisierung, Spannungsarmglühen, Wärmebehandlung, Abbau innerer Fehlstellen und Verbesserung der Oberflächengüte.
Aus der DE 602 13 779 T2 ist ein Material auf Eisenbasis zum Beschichten von Oberflächen sowie damit überzogene Produkte bekannt, das eine Bindungsphase aus einer korresionsdichten Legierung umfasst, die mindestens 50 % Fe, 12-30 % Cr, 0-40 % Ni, 0-7 % Mo, 0-1 % N und 6-20 % Si und maximal 5 % Mn enthält, wobei alle angegebenen % Gewichtsprozent darstellen, welche Si-Zugabe die Liquidustemperatur, das heißt die Temperatur, bei der die Bindungsphase vollständig geschmolzen ist, auf einen Wert unter 1250 °C senkt und das Material auch auf Oxiden, Nitriden, Carbiden, Boriden, und/oder Gemischen von diesen basierende harte Partikel umfasst.
Die DE 100 39 144 C1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile durch Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, und dass im Verlaufen des Lasersinterprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht. Es werden folgende Pulverlegierungselemente, jedes für sich oder in beliebiger Kombination dem Eisenpulver zugegeben: Kohlenstoff, Silizium, Kupfer, Zinn, Nickel, Molybdän, Mangan, Chrom, Kobalt, Wolfram, Vanadium, Titan, Phosphor, Bor.
Aus der US 8 590 157 B2 ist ein selektives Lasersinterverfahren bekannt, bei dem abhängig vom gewählten Pudermaterial verschiedene Energiedichten in Betracht gezogen werden.
Die EP 1 352 980 A1 offenbart einen siliziumreichen Edelstahl mit sehr guter Korrosionsbeständigkeit mit seiner speziellen Zusammensetzung.
In Anbetracht des Voherstehenden ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein selektives Lasersinterverfahren bereitzustellen, unter Verwendung einer neuen Sorte von Stahl.
Zusammenfassung der Erfindung
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein selektives Lasersinterverfahren bereitgestellt, das einen Schritt des Aufbauens von Metallpulver in Schichten, das Metallpulver aus einem siliziumreichen Edelstahl gemacht, enthaltend C: weniger als 0,020, Si: 3,0 - 5,0, Mn: 0,5 - 1,5, Cu: 0,8 - 1,2, Ni: 6,0 - 7,0, Cr: 10,0 - 13,0, Mo: 0,3 - 1,0, Nb: 0,30 - 1,00 in Gewichtsprozenten, und einen Rest aus Fe und zwangsläufigen Verunreinigungen, und einen Schritt des selektiven Anwendens eines Lasers auf das in Schichten aufgebaute Metallpulver, um das Metallpulver zu schmelzen und zu sintern, abwechselnd wiederholt, wobei die Energiedichte E 36 bis 124 [J/mm³] beträgt.
Eine Partikelgröße des Metallpulvers beträgt 32 bis 62 Mikrometer.
Eine Energiedichte E beträgt 50 bis 124 [J/mm³].
Eine Energiedichte E beträgt 50 bis 118 [J/mm³].
Es wird auch ein Wärmebehandlungsverfahren bereitgestellt, aufweisend einen Schritt des Durchführens einer Lösungsglühbehandlung an einem geformten Produkt, geformt durch das selektive Lasersinterverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, und einen Schritt des Durchführens einer Aushärtungsbehandlung bzw. Vergütungsbehandlung an dem geformten Produkt nach der Lösungsglühbehandlung.
Nach einem zweiten Aspekt wird ein Metallpulver bereitgestellt, das in einem selektiven Lasersinterverfahren verwendet wird, das selektiv einen Laser auf Metallpulver anwendet, um das Metallpulver zu schmelzen und zu sintern für eine Schichtung bzw. Laminierung, wobei das Metallpulver aus einem siliziumreichen Edelstahl gemacht ist, enthaltend C: weniger als 0,020, Si: 3,0 - 5,0, Mn: 0,5 - 1,5, Cu: 0,8 - 1,2, Ni: 0,8 - 1,2, Cr: 10,0 - 13,0, Mo: 0,3 - 1,0, Nb:
0,30 - 1,00 in Gewichtsprozenten, und einen Rest aus Fe und zwangsläufigen Verunreinigungen.
Die Partikelgröße des Metallpulvers beträgt 32 bis 62 Mikrometer.
Es wird ein geformtes Produkt bereitgestellt, geformt durch das oben beschriebene Lasersinterverfahren.
Es wird ein geformtes Produkt bereitgestellt, wärmebehandelt durch das oben beschriebene Wärmebehandlungsverfahren.
Erfindungsgemäß wird ein selektives Lasersinterverfahren, das eine neue Sorte von Stahl verwendet, bereitgestellt.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden verständlicher aus der untenstehenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, welche lediglich zur Veranschaulichung dienen und daher nicht als einschränkend für die vorliegende Erfindung zu betrachten sind.
Figurenliste

1 zeigt Fotografien von Siliziumlegierung-A2-Pulver.
2 zeigt eine Fotografie einer Probe.
3 zeigt einen Graphen, der einen Zusammenhang zwischen einer Energiedichte E und einer relativen Dichte D darstellt.
4 zeigt einen Graphen, der einen Zusammenhang zwischen einer Laserscangeschwindigkeit v und einer relativen Dichte D darstellt.
5 zeigt einen Graphen, der einen Zusammenhang zwischen einer Energiedichte E und einer relativen Dichte D darstellt.
6 zeigt einen Graphen, der einen Zusammenhang zwischen einem Scanvorschub s und einer relativen Dichte D darstellt.
7 zeigt Fotografien des Längsprofils eines geformten Produktes nach dem Formen.
8 zeigt Fotografien des Längsprofils einer Probe nach der Lösungsglühbehandlung.
9 zeigt Fotografien des Längsprofils einer Probe nach der Aushärtbehandlung.
10 zeigt ein Balkendiagramm, das Testergebnisse eines Härtetests darstellt.
11 ist eine Ansicht, die die Größe und Form einer Probe eines Zugbeanspruchungstests darstellt.
12 zeigt eine Fotografie einer Probe eines Zugbeanspruchungstests.
13 zeigt ein Balkendiagramm, das Testergebnisse eines Zugbeanspruchungstests darstellt.
14 ist ein Flussdiagramm eines selektiven Lasersinterverfahrens und ein Flussdiagramm eines Wärmebehandlungsverfahrens.

Ausführliche Beschreibung
1. Stahlsorte

Die Anmelderin der vorliegenden Erfindung hat eine genaue Untersuchung dahingehend gemacht, ob Ausscheidungshärtungsedelstahl, der im hohen Maße Si und extrem wenig C enthält, als Stahlsorte eines Metallpulvers verwendet werden kann, das in einem selektiven Lasersinterverfahren verwendet werden soll, und berichtet die Untersuchungsergebnisse in dieser Beschreibung. Im Folgenden wird der Ausscheidungshärtungsedelstahl „Siliziumlegierungsstahl“ genannt. Es gibt eine Vielzahl von Komponentenspezifikationen von Siliziumlegierungsstahl, und der in Tabelle 1 gezeigte Siliziumlegierungsstahl A2 wird in diesem Formgebungstest ausgewählt. Ferner wird das Pulver aus Siliziumlegierungsstahl A2 einfach „Siliziumlegierung-A2-Pulver“ genannt. In der folgenden Tabelle 1 sind die Komponenten des Siliziumlegierungsstahls und Siliziumlegierungsstahls A2 im Vergleich zu der Komponentenspezifikation von typischen SUS630 gezeigt. Beachte, dass Siliziumlegierungsstahl A2 ein Bereich ist, wo drei Phasen, die Ferrit, Austenit und Martensit sind, koexistieren. Tabelle 1

	C	Si	Mn	Cu Ni Cr Mo Nb	Fe
Siliziumlegieningsstahl	<0.10	2.0∼9.0	0.05∼6.0	0.5∼4.0 1.0∼24.0 6.0∼28.0 0.2∼4.0 0.03∼2.0	Rest
Siliziumlegieningsstahl A2	<0.020	3.0∼5.0	0.5∼1.5	0.8∼1.2 6.0∼7.0 10.0∼13.0 0.3∼1.0 0.30∼1.00	Rest
SUS630	<0.07	<1.0	<1.0	3.00∼5.00 3.00∼5.00 15.00∼17.00 - 0.15∼0.45	Rest

Genauer gesagt ist Siliziumlegierungsstahl Edelstahl mit hohem Siliziumanteil, enthaltend C: weniger als 0.10, Si: 2.0-9.0, Mn: 0.05-6.0, Cu: 0.5-4.0, Ni: 1.0-24.0, Cr: 6.0-28.0, Mo: 0.2-4.0, Nb: 0.03∼2.0 in Gewichtsprozenten, und einen Rest aus Fe und zwangsläufigen Verunreinigungen.
Ferner ist Siliziumlegierungsstahl A2 ein Edelstahl mit hohem Siliziumanteil, enthaltend C: weniger als 0.20, Si: 3.0∼5.0, Mn: 0.05∼61.5, Cu: 0.8∼1.2, Ni: 6.0∼7.0, Cr: 10.0∼13.0, Mo: 0.3∼1.0, Nb: 0.03∼1.00 in Gewichtsprozenten, und einen Rest aus Fe und zwangsläufigen Verunreinigungen.
C ist ein Element, das die Festigkeit von Stahl erhöht, und es ist essentiell für typischen hochfesten Stahl, einen bestimmen Anteil an C zu enthalten. Jedoch ist es für Siliziumlegierungsstahl, der einen großen Anteil von Si enthält, nicht essentiell, C zu enthalten, weil dessen Festigkeit durch eine besondere Metallstruktur, durch Si erzeugt, sichergestellt ist. Stattdessen ist C ein Element, das die Zähigkeit von Siliziumlegierungsstahl erniedrigt und die Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit ungünstig beeinflusst. Daher ist der Gehalt an C in Siliziumlegierungsstahl bevorzugt so gering wie möglich. Die tolerierbare obere Grenze des Gehalts an C in Siliziumlegierungsstahl beträgt 0,10%, und er beträgt bevorzugter 0,05% oder weniger. Ferner beträgt der Gehalt an C in Siliziumlegierungsstahl A2 weniger als 0,020%.
Si ist nicht nur das primäre Element, das Stahl seine Festigkeit verleiht, sondern es gibt ihm auch Wärmebeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Aufweichbeständigkeit. Ferner ist Si ein Element, das den Schmelzpunkt von Stahl verringert, um die Fließfähigkeit zu erhöhen und dessen Gießbarkeit zu verbessern. Wenn der Gehalt an Si weniger als 2,0% beträgt, sind die Verbesserungen der obigen Eigenschaften ungenügend. Andererseits, weil Si ein stark ferntbildendes Element ist, ist es notwendig, wenn der Gehalt davon 9,0% übersteigt, den Anteil an zugegebenen Ni oder dergleichen zu erhöhen, um zu verhindern, dass die Ferritphase in der Stahlstruktur zu exzessiv wird, was in hohen Materialkosten resultieren würde. Daher beträgt der tolerierbare Gehalt an Si in dem Siliziumlegierungsstahl 2,0% bis 9,0%, und ferner beträgt der tolerierbare Gehalt an Si in Siliziumlegierungsstahl A2 3,0% bis 5,0%.
Mn arbeitet als ein Deoxidierer von Stahl, und es ist auch ein austenitbildentes Element. Obwohl Mn nicht im großen Maße die mechanischen Eigenschaften von Siliziumlegierungsstahl beeinflusst, wird ein Mn Gehalt von 0,05% oder mehr benötigt, weil es zu der Verdichtung und Stabilisierung der Metallstruktur beiträgt. Falls andererseits der Mn Gehalt 6,0% übersteigt, verringert sich die Korrosionsbeständigkeit. Daher beträgt der tolerierbare Gehalt an Mn in Siliziumlegierungsstahl 0,05% bis 6,0% und beträgt ferner der tolerierbare Gehalt an Mn in Siliziumlegierungsstahl A2 0,5% bis 1,5%.
Cu ist eine Komponente, die zu Siliziumlegierungsstahl hinzuzufügen ist, wie benötigt. Cu ist ein Element, das zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit (insbesondere Säurebeständigkeit) und Ausscheidungshärtung von Siliziumlegierungsstahl beiträgt. Ferner ist Cu ein austenitbildentes Element und trägt zur Einstellung des Gleichgewichts der Metallstruktur bei. Um diese Effekte zu erreichen, beträgt der Gehalt an Cu bevorzugt 0,5% oder mehr. Weil jedoch der Cu Gehalt, der 4,0% übersteigt, einen Rückgang der Wärmeverformbarkeit von Stahl verursacht, ist die obere Grenze des Cu Gehalts, wenn zum Siliziumlegierungsstahl hinzugefügt, 4,0%. Daher beträgt der tolerierbare Gehalt an Cu in Siliziumlegierungsstahl 0,5% bis 4,0%. Er beträgt bevorzugter 2,0% oder weniger. Ferner beträgt der tolerierbare Gehalt an Cu in Siliziumlegierungsstahl A2 0,8% bis 1,2%.
Ni ist ein Element, das Stahl Korrosionsbeständigkeit (insbesondere Säurebeständigkeit), Oxidationsbeständigkeit and Hitzebeständigkeit verleiht, und es ist essentiell, um wesentlich die Duplexmetallstruktur von Stahl in einem guten Gleichgewicht mit Cr, was als nächstes beschrieben wird, zu halten. Um diese Effekte zu erhalten, ist ein Ni Gehalt von 1,0% oder mehr erforderlich. Falls, andererseits, der Ni Gehalt 24% übersteigt, steigt die Austenitphase exzessiv an, was den Verlust von nicht nur den Charakteristiken des Duplexedelstahls verursacht, sondern auch die Kosteneffizienz von Stahl verringert. Daher beträgt der tolerierbare Gehalt an Ni in Siliziumlegierungsstahl 1,0% bis 24,0%. Ferner beträgt der tolerierbare Gehalt an Ni in Siliziumlegierungsstahl A2 6,0% bis 7,0%.
Cr ist eine Komponente, die die grundlegenden Charakteristiken von Edelstahl sicherstellt, welche eine Korrosionsbeständigkeit (insbesondere Säurebeständigkeit), Hitzebeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit sind. Diese Eigenschaften sind nicht genügend, falls der Cr Gehalt 6,0% oder weniger beträgt. Andererseits, falls der Cr Gehalt mehr als 28% beträgt, erhöht sich der Betrag an Ni, das benötigt wird, um die wesentliche Duplexmetallstruktur von Stahl beizubehalten, so dass die Kosteneffizienz von Stahl verringert ist. Daher beträgt der tolerierbare Gehalt an Cr in Siliziumlegierungsstahl 6,0% bis 28%. Ferner beträgt der tolerierbare Gehalt an Cr in Siliziumlegierungsstahl A2 10,0% bis 13,0%.
Mo erhöht die Korrosionsbeständigkeit (Säurebeständigkeit) und Hochtemperaturfestigkeit, um die Kriechbeständigkeit zu verbessern, und trägt ferner zu einer Erhöhung in der Zähigkeit und Verschleißbeständigkeit von Siliziumlegierungsstahl bei. Diese Effekte sind nicht genügend, falls der Mo Gehalt 0,2% oder weniger beträgt. Weil Mo ein ferritbildentes Element ist, muss, falls dessen Gehalt in Siliziumlegierungsstahl höher wird, der Betrag eines dazu hinzugefügten austenitbildenden Elements (Ni, Cu, Mn) erhöht werden. Ferner ist Mo ein teures Element. In Anbetracht all dieser Faktoren beträgt der tolerierbare Gehalt an Mo in Siliziumlegierungsstahl 0,2% bis 4,0%. Ferner beträgt der tolerierbare Gehalt an Mo in Siliziumlegierungsstahl A2 0,3% bis 1,0%.
Nb ist ein Element, das wirksam zum Erhöhen der Härtetiefe bei Aushärtbehandlung ist, ohne die Zähigkeit von Siliziumlegierungsstahl herabzusetzen. Ferner verbessert Nb die interkristalline Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit und verbessert auch die Festigkeit des Siliziumlegierungsstahls. Diese Effekte sind signifikant, wenn der Nb Gehalt 0,03% oder mehr beträgt. Falls andererseits der Nb Gehalt mehr als 2,0% beträgt, ist die Wärmeverformbarkeit von Siliziumlegierungsstahl herabgesetzt, und die Zähigkeit ist verringert. Daher beträgt der tolerierbare Gehalt an Nb in Siliziumlegierungsstahl 0,03% bis 2,0%, und bevorzugter 0,1% bis 2,0%. Ferner beträgt der tolerierbare Gehalt an Nb in Siliziumlegierungsstahl A2 0,30% bis 1,00%.
Siliziumlegierungsstahl einschließlich Siliziumlegierungsstahl A2 enthält außer den oben beschriebenen Komponenten den Rest von Eisen (Fe) und unvermeidlichen Verunreinigungen. Beachte, dass bevorzugt wird, dass der Gehalt von jedem von P und S, welche Verunreinigungen sind, 0,04% oder weniger beträgt.
Nach der oben beschriebenen Tabelle 1 hat Siliziumlegierungsstahl A2 höhere Gehalte an Si, Ni, Mo und Nb beziehungsweise niedrigere Gehalte an Cu und Cr, im Vergleich zu SUS630.
2. Siliziumlegierung-A2-Pulver
Siliziumlegierung-A2-Pulver kann beispielsweise durch Gaszerstäubung hergestellt werden. Gaszerstäubung ist ein Verfahren, durch das eine Legierung, die aus gewünschten Komponenten zusammengesetzt ist, aufgelöst wird, und dann das geschmolzene Metall aus einer Düsenbohrung am Grund eines Zwischenbehälters herausfließt, um einen dünnen Fluss des geschmolzenen Metalls zu erzeugen. Dann wird ein Strahlfluss eines Inertgases wie beispielsweise Argon gegen den Fluss des geschmolzenen Metalls gesprüht, um durch die Energie des Strahlflusses den Fluss aus geschmolzenen Metall nach und nach in eine Pulverform umzuwandeln, und ein erzeugtes Tröpfchen wird, wenn es tropft, erstarrt, um dadurch Legierungspulver zu erzeugen. 1 zeigt Fotografien von Siliziumlegierung-A2-Pulver, hergestellt durch das Gaszerstäuben. In diesem Formgebungstest wird das Siliziumlegierung-A2-Pulver klassifiziert, so dass die Partikel in der Größe zwischen 32 bis 62 Mikrometer schwanken (Siebverfahren).
3. Selektives Lasersintersystem
Ein selektives Lasersintersystem, das in diesem Formgebungstest verwendet wird, ist EOSINT-M280 von der EOS GmbH. Die Spezifikationen dieses selektiven Lasersintersystems werden in der folgenden Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2:

Laserleistung P 250∼350W

Laserabtastgeschwindigkeit v 400∼1600mm/s

Abtastvorschub s 0.06~0. 16mm

Laminierungsdicke t 50 Mikrometer

Laserdurchmesser 100 Mikrometer
Die Energiedichte E des Lasersintersystems ist durch die folgende Gleichung (1) definiert:
Gleichung 1: $E = \frac{P}{v \times s \times t}$
4. Formgebungstest
In diesem Formgebungstest wurden die folgenden vier Arten von Tests durchgeführt, um zu bestimmen, ob Siliziumlegierung-A2-Pulver als die Stahlsorte des in dem selektiven Lasersinterverfahren zu verwendenden Metallpulvers verwendet werden kann.
(1) Energiedichtetest
Eine Änderung in der relativen Dichte einer Probe, wenn die Energiedichte E variiert wurde, wurde untersucht. Im genau zu sein, die Laserscangeschwindigkeit v wurde variiert, um die Energiedichte E zu erhöhen und zu verringern, und dann wurde der Scanvorschub s variiert, um die Energiedichte E zu erhöhen und zu verringern.
(2) Strukturbeobachtungstest
Die Struktur entlang des Längsprofils einer Probe vor und nach der Lösungsglühbehandlung und Aushärtbehandlung wurde beobachtet.
(3) Härtetest
Die Härte einer Probe vor und nach der Lösungsglühbehandlung und Aushärtbehandlung wurde untersucht.
(4) Zugbeanspruchungstest
Die maximale Zugfestigkeit einer Probe vor und nach der Lösungsglühbehandlung und Aushärtbehandlung wurde untersucht.
Beachte, dass eine spezifische Komponente des in diesem Formgebungstest verwendeten Siliziumlegierung-A2-Pulvers C: 0,015, Si: 3,45, Mn: 0,96, Cu: 1,12, Ni: 6,7, Cr: 10,8, Mo: 0,39 in Gewichtsprozenten, und der Rest aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen, war.
4.1 Energiedichtetest
Zunächst wird ein Verfahren des Berechnens der relativen Dichte D beschrieben. Genauer gesagt wird die Dichte einer Probe (Archimedesverfahren) durch die folgende Gleichung (2) berechnet. Die Porosität P (beachte, dass die Dichte einer Pore als 0 betrachtet wird) einer Probe wird mittels der folgenden Gleichung (3) berechnet. Die relative Dichte D einer Probe wird mittels der folgenden Gleichung (4) berechnet. Beachte, dass in den folgenden Gleichungen (2) bis (4) V ein gesamtes Volumen einer Probe ist, V' ein Porenvolumen ist, ρ die Reindichte (7,61g/cm³) ist, pt die Dichte einer Probe ist, pw die Dichte von Wasser ist, Min-Luft das Gewicht einer Probe an Luft ist, Min-Wasser das Gewicht einer Probe in Wasser ist, P die Porosität einer Probe ist, und D die relative Dichte einer Probe ist.
Gleichung 2: $\begin{array}{l} M_{i n - L u f t} = V \times ρ_{t} \\ M_{i n - W a s s e r} = V \times ρ_{t} - V \times ρ_{w} \\ ρ_{t} = \frac{M_{i n - L u f t}}{M_{i n - L u f t} - M_{i n - W a s s e r}} \times ρ_{w} \end{array}$

Gleichung 3: $\begin{array}{l} ρ_{t} \times V = ρ_{t} \times (V - V') + 0 \times V' \\ P = \frac{V'}{V} \times 100 = \frac{ρ - ρ_{t}}{ρ} \times 100 (%) \end{array}$
Gleichung 4: $D = 100 - P = \frac{ρ_{t}}{ρ} \times 100$
In dem Energiedichtetest wurde zunächst einen Grundplatte gebildet, und eine zylindrische Probe mit einem Durchmesser von 8 Millimetern und einer Höhe von 15 Millimetern wurde auf der Grundplatte aufgebaut bzw. gebildet, wie in 2 gezeigt wird. Jede Probe steht aufrecht in der Laminierungsrichtung. Nach Formgebung wurde jede Probe von der Grundplatte separiert, und die relative Dichte jeder Probe wurde gemessen. Die Höhe jeder separierten Probe war 12 Millimeter.
Die folgende Tabelle 3 zeigt Testergebnisse, wenn die Laserscangeschwindigkeit v variiert wurde. In der folgenden Tabelle 3 ist „Aussehen“ eine Fotografie der oberen Stirnfläche der geformten Probe. Ferner, „Formgeben gestoppt“ in der folgenden Tabelle 3 meint, dass das Formgeben gestoppt wurde, weil eine Probe geschmolzen war und nicht deren zylindrische Form beibehalten konnte. Beachte, dass der Scanvorschub 0,1 mm war, die Laminierungsdicke t 50 Mikrometer war, und der Laserdurchmesser 100 Mikrometer war.

3 zeigt den Zusammenhang zwischen der Energiedichte E und relativen Dichte D in der folgenden Tabelle 3. In 3 gibt die horizontale Achse die Energiedichte E an, und die vertikale Achse gibt die relative Dichte D an. Ein Ergebnis, wenn die Laserleistung P 250 W war, ist mittels eines Rautenumrisses angegeben, ein Ergebnis, wenn die Laserleistung P 300 W war, ist mittels eines Kreisumrisses angegeben, und ein Ergebnis, wenn die Laserleistung P 350 W war, ist mittels eines Dreiecksumrisses angegeben. Tabelle 3

			Laserscangeschwindigkeit v mm/s
			400	600	800	1000	1200	1400	1600
Laser leistting P W	250	relative Dichte D %	·	98.85	98.72	98.87	97.51	95.32	91.28
		Energie dichte E J/mm³	125	83	63	50	42	36	31
		Aussehen	Formgeben gestoppt
	300	relative Dichte D %	·	98.83	98.95	98.67	98.82	97.25	95.87
		Energie dichte E J/mm³	150	100	75	60	50	43	38
		Aussehen	Formgeben gestoppt
	350	relative Dichte D %	·	98.59	98.98	98.56	97.98	98.03	97.31
		Energie dichte E J/mm³	175	118	88	70	58	50	44
		Aussehen	Formgeben gestoppt

Aus der obigen Tabelle 3 und 3 ist augenscheinlich, dass (1) eine Probe nicht in die gewünschte Form geformt werden kann, wenn die Energiedichte E 125 [J/mm³] oder mehr beträgt, (2) eine Probe nicht ohne ein Problem geformt werden kann, wenn die Energiedichte E 31 [J/mm³] beträgt, (3) es einen bestimmten Zusammenhang zwischen der Energiedichte E und der relativen Dichte D gibt, und (4) die relative Dichte anfängt, gesättigt zu sein, wenn die Energiedichte E 36 [J/mm³] oder mehr beträgt. Aus diesen Befunden findet sich, dass eine Probe problemlos in eine gewünschte Form geformt werden kann, wenn die Energiedichte E in einem Bereich von 31 bis 124 [J/mm³] liegt.
Ferner liegt die Energiedichte E bevorzugt in dem Bereich von 36 bis 124 [J/mm³]. In diesem Bereich kann eine hochdichte Probe mit der relativen Dichte D von 95 [%] oder mehr geformt werden. Ferner kann die Energiedichte E 36 bis 118 [J/mm³] sein.
Ferner liegt die Energiedichte E bevorzugter in dem Bereich von 50 bis 124 [J/mm³]. In diesem Bereich kann eine hochdichte Probe mit der relativen Dichte D von annähernd 98 [%] oder mehr geformt werden. Ferner kann die Energiedichte E 50 bis 118 [J/mm³] sein.
4 zeigt den Zusammenhang zwischen der Laserscangeschwindigkeit v und der relativen Dichte D in der obigen Tabelle 3. In 4 gibt die horizontale Achse die Laserscangeschwindigkeit v an, und die vertikale Achse gibt die relative Dichte D an. Ein Ergebnis, wenn die Laserleistung P 250 W war, ist mittels eines Rautenumrisses angegeben, ein Ergebnis, wenn die Laserleistung P 300 W war, ist mittels eines Kreisumrisses angegeben, und ein Ergebnis, wenn die Laserleistung P 350 W war, ist mittels eines Dreiecksumrisses angegeben.
Aus der obigen Tabelle 3 und den 3 und 4 ist augenscheinlich, dass die höchste relative Dichte D erhalten wird, wenn die Laserleistung P 300 oder 350 [W] beträgt und die Laserscangeschwindigkeit v 800 [mm/s] beträgt.

Die folgende Tabelle 4 zeigt Testergebnisse, wenn der Scanvorschub s variiert wurde. In der folgenden Tabelle 4 ist „Aussehen“ eine Fotografie der oberen Stirnfläche der geformten Probe. Ferner meint „Formgeben gestoppt“ in der folgenden Tabelle 4, dass das Formgeben gestoppt wurde, weil eine Probe geschmolzen war und nicht deren zylindrische Form beibehalten konnte. Beachte, dass die Laserscangeschwindigkeit v 800 [mm/s] war, die Laminierungsdicke t 50 Mikrometer war, und der Laserdurchmesser 100 Mikrometer war. 5 zeigt den Zusammenhang zwischen der Energiedichte E und der relativen Dichte D in der folgenden Tabelle 4. In 5 gibt die horizontale Achse die Energiedichte E an, und die vertikale Achse gibt die relative Dichte D an. Ein Ergebnis, wenn die Laserleistung P 300 [W] war, ist mittels eines Rautenumrisses angegeben, und ein Ergebnis, wenn die Laserleistung P 350 [W] war, ist mittels eines Kreisumrisses angegeben. Tabelle 4

			Scanvorschub s mm
			0.06	0.08	0.10	0.12	0.14	0.16
Laser leistting P W	300	relative Dichte D %	·	99.32	98.95	98.96	99.17	98.7
		Energie dichte E J/mm³	125	94	75	63	54	47
		Aussehen	Formgeben gestoppt
	350	relative Dichte D %	·	99.6	98.98	98.76	98.62	98.59
		Energie dichte E J/mm³	146	109	88	73	63	55
		Aussehen	Formgeben gestoppt

Aus der obigen Tabelle 4 und 5 ist augenscheinlich, dass (1) eine Probe nicht in die gewünschte Form geformt werden kann, wenn die Energiedichte E 125 [J/mm³] oder mehr beträgt, (2) eine Probe nicht ohne ein Problem geformt werden kann, wenn die Energiedichte E 47 [J/mm³] beträgt, und (3) es einen bestimmten Zusammenhang zwischen der Energiedichte E und der relativen Dichte D gibt. Aus diesen Befunden findet sich, dass eine Probe problemlos in eine gewünschte Form geformt werden kann, wenn die Energiedichte E in dem Bereich von 47 bis 124 [J/mm³] liegt. Beachte, das der Graph aus 5 im Wesentlichen ähnlich zu dem Graph aus 3 ist.
6 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Scanvorschub s und der relativen Dichte D in der folgenden Tabelle 4. In 6 gibt die horizontale Achse den Scanvorschub s an, und die vertikale Achse gibt die relative Dichte D an. Ein Ergebnis, wenn die Laserleistung P 300 [W] war, ist mittels eines Rautenumrisses angegeben, und ein Ergebnis, wenn die Laserleistung P 350 [W] war, ist mittels eines Kreisumrisses angegeben.
Aus der obigen Tabelle 4 und den 5 und 6 ist augenscheinlich, dass die höchste relative Dichte D erhalten wird, wenn die Laserleistung P 300 [W] beträgt und der Scanvorschub s 0,08 [mm] beträgt.
Ferner ist, die obigen Tabellen 3 und 4 und die 3 bis 6 insgesamt betrachtend, ist in der relativen Dichte D die Energiedichte E am dominantesten involviert. Demgemäß kann gesagt werden, dass, um eine gewünschte relative Energiedichte D zu erhalten, es wichtig ist, die Energiedichte E mit besonderer Aufmerksamkeit zu verwalten.
4.2 Strukturbeobachtungstest
In diesem Strukturbeobachtungstest wurde eine Strukturbeobachtung durchgeführt an einer geformten Probe vor jeglicher Behandlung, einer Probe nach einer Lösungsglühbehandlung, und einer Probe nach einer Lösungsglühbehandlung und Aushärtbehandlung, um ein Veränderung in der Struktur vor und nach der Lösungsglühbehandlung und Aushärtbehandlung zu untersuchen. Der Zweck des Strukturbeobachtungstests ist es, zu sehen, ob oder ob nicht es einen Unterschied zwischen der Mikrostruktur in der Durchmesserrichtung und in der Höhenrichtung gibt, und zu sehen, ob drei Phasen Ferrit, Austenit, und Martensit koexistieren. Die Bedingungen des Tests waren wie folgt.
Zu testender Gegenstand: ein zu beobachtender Gegenstand war eine mit dem selektiven Lasersintersystem geformte Probe, bei der Laserleistung P von 300 [W], der Laserscangeschwindigkeit v von 800 [mm/s], und dem Scanvorschub s von 0,08 [mm]. Die Größe der Probe und der Ablauf des Formgebens waren dieselben wie die in dem oben beschriebenen Energiedichtetest.
Testverfahren: eine Probe wurde unter Verwendung einer dünnen Schneideinrichtung geschnitten, um ein Längsprofil davon zu erhalten, und das Längsprofil wurde mit einem Harz gefüllt. Als nächstes wurde das Längsprofil unter Verwendung von Schleifpapieren (Englisch: „carbon Mac papers“) #80 #220, #600, #1200 und #2000 der Reihe nach geschliffen. Dann wurde das Längsprofil der Reihe nach unter Verwendung einer Diamantpaste mit einer Größe von 3 Mikrometern und 1 Mikrometer poliert. Danach wurde die Probe in eine Marmorflüssigkeit eingetaucht, um das Längsprofil zu ätzen. Dann wurde die Struktur des Längsprofils unter Verwendung eines optischen Mikroskops (mit einer Vergrößerung von 50 bis 100) beobachtet.
Lösungsglühbehandlungsbedingungen: Die Probe wurde angefangen zu erwärmen, startend bei einer Raumtemperatur, gehalten bei 1050°C für 20 Minuten, und dann wassergekühlt.
Aushärtbehandlungsbedingungen: die Probe wurde angefangen zu erwärmen, startend bei einer Raumtemperatur, gehalten bei 480° für 7 Stunden, und dann luftgekühlt.
7 zeigt Fotografien des Längsprofils einer geformten Probe vor Lösungsglühbehandlung und Lösungsglühbehandlung. Wie in der 7 gezeigt wird, ist die Mikrostruktur (laminierte Struktur), ähnlich zu thermischen Sprühen, über das ganze Längsprofil zu sehen. Ferner wird die Koexistenz der drei Phasen, welche Ferrit, Austenit und Martensit sind, gefunden. Ferner ist zu sehen, dass das Verhältnis von Martensit sich zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Längsprofils leicht unterscheidet.
8 zeigt Fotografien des Längsprofils einer Probe nach der Lösungsglühbehandlung. Wie in der 8 gezeigt wird, ist Martensit im Wesentlichen überall im Längsprofil, und ein kleiner Betrag von restlichem Austenit ist zu sehen. Die laminierte Struktur ist verschwunden, und die Probe hat eine im Wesentlichen gleichförmige Metallstruktur.
9 zeigt Fotografien des Längsprofils einer Probe nach Lösungsglühbehandlung und Aushärtbehandlung. Wie in 8 gezeigt wird, ist das restliche Austenit im Wesentlichen verschwunden.
4.3 Härtetest
Ein Härtetest wurde durchgeführt an einer geformten Probe vor jeglicher Behandlung, einer Probe nach einer Lösungsglühbehandlung, und einer Probe nach Lösungsglühbehandlung und Aushärtbehandlung, um eine Veränderung in der Härte vor und nach der Lösungsglühbehandlung und Aushärtbehandlung zu untersuchen. Die Bedingungen des Tests waren wie folgt.
Zu testender Gegenstand: ein zu testender Gegenstand war das Längsprofil einer eingespannten Probe (Englisch: „chuck of a probe“), welche ein Gegenstand ist, der durch einen Zugbeanspruchungstest zu testen ist, der später beschrieben wird.
Testbedingungen: ein Schwachlast-Vickers-Härtetest wurde durchgeführt. Eine Testkraft war 0,3 kp, eine Lastzeit war 4,0 Sekunden, und eine Retentionszeit war 15,0 Sekunden, und eine Entlastungszeit war 4,0 Sekunden, eine Annäherungsgeschwindigkeit war 60 Mikrometer pro Sekunde, und eine Anzahl von Tests war 8 bis 12 für jede Probe.
10 zeigt Testergebnisse. In 10 gibt „geformt“ eine geformte Probe vor jeglicher Behandlung an, „Lösung“ gibt eine Probe nach einer Lösungsglühbehandlung an, und „Aushärtung“ gibt eine Probe nach einer Lösungsglühbehandlung und Aushärtbehandlung an. Die vertikale Achse gibt die Vickershärte HV an. In 10 werden Messergebnisse durch Kastengrafiken dargestellt, und der Mittelwert wird durch ein Balkendiagramm dargestellt. Als Referenz werden die Katalogwerte eines gegossenen Produktes aus Siliziumlegierungsstahl A2 durch horizontale Bänder dargestellt. „Katalogwert (Lösung)“ ist der Katalogwert eines gegossenen Produktes von Siliziumlegierungsstahl A2 nach Lösungsglühbehandlung. „Katalogwert (Aushärtung)“ ist der Katalogwert eines gegossenen Produktes von Siliziumlegierungsstahl A2 nach Lösungsglühbehandlung und Aushärtbehandlung.
Aus 10 ist offensichtlich, dass eine mit Siliziumlegierungsstahl-A2-Pulver geformte Probe im Wesentlichen dieselbe Vickershärte hat wie ein gegossenes Produkt aus Siliziumlegierungsstahl A2. Beachte, dass Martensitaushärtungsstahl nach Aushärtbehandlung eine Vickershärte HV von 513 hat. Daher kann gesagt werden, dass eine Probe, die mit Siliziumlegierung-A2-Pulver geformt wurde und einer Lösungsglühbehandlung und Aushärtbehandlung unterzogen wurde, die Vickershärte hat, die im Wesentlichen der von Martensitaushärtungsstahl nach Aushärtbehandlung gleicht.
4.4 Zugbeanspruchungstest
Ein Zugbeanspruchungstest wurde durchgeführt an einer geformten Probe vor jeglicher Behandlung und einer Probe nach einer Wärmebehandlung, um die maximale Zugbeanspruchungsfestigkeit jeder Probe zu untersuchen.
Zu testender Gegenstand: ein zu beobachtender Gegenstand war eine mit dem selektiven Lasersintersystem geformte Probe bei der Laserleistung P von 300 [W], der Laserscangeschwindigkeit v von 800 [mm/s], und dem Scanvorschub s von 0,08 [mm].
Anzahl der Proben: 24 insgesamt: 4 runde Balken (vertikal, mit keiner Wärmebehandlung), 4 runde Balken (vertikal, mit Wärmebehandlung), 4 runde Balken (horizontal, mit keiner Wärmebehandlung), 4 runde Balken (horizontal, mit Wärmebehandlung), 4 Testbalkenformen (mit keiner Wärmebehandlung) und 4 Testbalkenformen (mit Wärmebehandlung). Beachte, dass „mit Wärmebehandlung“ bedeutet, dass das Schneiden der Probe nach der Lösungsglühbehandlung durchgeführt wird, und dann die Aushärtbehandlung nach dieser Behandlung durchgeführt wird. „Vertikal“ gibt eine Probe an, die in einer Orientierung geformt ist, die in der Laminierungsrichtung steht, und „horizontal“ gibt eine Probe an, die in einer Orientierung geformt ist, die senkrecht zu der Laminierungsrichtung steht.
Probenform: Wie in den 11 und 12 gezeigt wird.
Lösungsglühbehandlungsbedingungen: Die Probe wurde zu erwärmen angefangen, startend bei einer Raumtemperatur, gehalten bei 1050°C für 20 Minuten, und dann wassergekühlt.
Aushärtbehandlungsbedingungen: die Probe wurde zu erwärmen angefangen, startend bei einer Raumtemperatur, gehalten bei 480° für 7 Stunden, und dann luftgekühlt.
Testmaschine: INSTRON MODEL 4206
Spannungsgeschwindigkeit: 1mm/min
Detektion der Belastung: Es wurde ein Belastungsmeter verwendet.
13 zeigt Testergebnisse. In der 13 ist der untere Balken auf der linken Seite von jedem Balkenpaar in dem Graphen diejenige, die nicht der Wärmebehandlung ausgesetzt wird, und der höhere Balken auf der rechten Seite ist diejenige, die der Wärmebehandlung ausgesetzt wird. „Katalogwert (Aushärtung)“ ist der Katalogwert eines gegossenen Produktes von Siliziumlegierungsstahl A2 nach Lösungsglühbehandlung und Aushärtbehandlung. Aus 13 ist offensichtlich, dass die Orientierung jeder Probe in Bezug auf die Laminierungsrichtung die maximale Zugbeanspruchungsfestigkeit nicht wesentlich beeinflusst und dass die Probe nach Wärmebehandlung im Wesentlichen die gleiche maximale Zugbeanspruchungsfestigkeit hat wie die eines gegossenen Produktes aus Siliziumlegierungsstahl A2 nach Wärmebehandlung. Beachte, dass Martensitaushärtungsstahl nach Aushärtbehandlung die maximale Zugbeanspruchungsfestigkeit von 1890 MPa hat. Daher kann gesagt werden, dass eine Probe, die mit Siliziumlegierung-A2-Pulver geformt wurde und einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, die maximale Zugbeanspruchungsfestigkeit hat, die im Wesentlichen der von Martensitaushärtungsstahl nach Aushärtbehandlung gleicht.
Nach den oben beschriebenen Testergebnissen wurde geschlussfolgert, dass (1) Siliziumlegierung A2 als in dem selektiven Lasersinterverfahren zu verwendendes Metallpulver verwendet werden kann, (2) ein geformtes Produkt, geformt durch selektives Lasersintern unter Verwendung von Siliziumlegierungsstahl A2, im Wesentlichen die gleiche mechanische Qualität hat wie die eines gegossenen Produktes aus Siliziumlegierungsstahl A2, und (3) ein geformtes Produkt, produziert durch selektives Lasersintern unter Verwendung von Siliziumlegierungsstahl A2, auf geeignete Weise als ein Ersatz für ein kommerziell erhältliches Martensitaushärtungsstahl dienen kann.
Zuletzt wird nachfolgend ein Formgebungsverfahren unter Verwendung von Siliziumlegierung-A2-Pulver beschrieben, unter Bezugnahme auf 14.
Zunächst werden 2D-CAD-Daten (Scheibendaten) durch in Scheiben Aufteilen von 3D-CAD-Daten eines geformten Produktes erzeugt (S90). Als nächstes baut das selektive Lasersinterverfahren Siliziumlegierung-A2-Pulver in Schichten au (S100). Dann wendet das selektive Lasersintersystem selektiv einen Laser auf das Siliziumlegierung-A2-Pulver an, um es zu schmelzen und in eine gewünschte Form zu sintern (S110). Danach bestimmt das selektive Lasersintersystem, ob ein geformtes Produkt fertiggestellt wurde (S120), und wenn bestimmt wurde, dass das geformte Produkt nicht fertiggestellt wurde (Nein in S120), kehrt das selektive Lasersintersystem im Prozess nach S100 zurück. Andererseits, wenn bestimmt wurde, dass das geformte Produkt fertiggestellt wurde (Ja in S120), beendet das Lasersintersystem die Formgebung. Dann wird eine Lösungsglühbehandlung an dem geformten Produkt bei einer spezifizierten Temperatur für eine spezifizierte Zeitdauer durchgeführt (S130). Ferner wird eine Aushärtbehandlung an dem geformten Produkt nach der Lösungsglühbehandlung bei einer spezifizierten Temperatur für eine spezifizierte Zeitdauer durchgeführt (S140). Dadurch wird ein geformtes Produkt, das vergleichbar zu einem Martensitaushärtungsstahl nach Wärmebehandlung ist, erhalten.
Die oben beschriebene Ausführungsform hat die folgenden Merkmale.
Ein selektives Lasersinterverfahren wiederholt abwechselnd (S120) einen Schritt (S100) des Aufbauens bzw. Bildens von Siliziumlegierung-A2-Pulver in Schichten, das aus einem siliziumreichen Edelstahl gemacht ist, enthaltend C: weniger als 0.10, Si: 2.0-9.0, Mn: 0.05-6.0, Cu: 0.5-4.0, Ni: 1.0-24.0, Cr: 6.0-28.0, Mo: 0.2-4.0, Nb: 0.03∼2.0 in Gewichtsprozenten, und den Rest aus Fe und zwangsläufigen Verunreinigungen, und einen Schritt (S110) des selektiven Anwendens eines Lasers auf das Siliziumlegierung-A2-Pulver, das in Schichten gebildet ist, um das Siliziumlegierung-A2-Pulver zu schmelzen und zu sintern.
Es wird bevorzugt, dass die Partikelgröße des Siliziumlegierung-A2-Pulver 32 bis 62 Mikrometer beträgt.
Bei dem oben beschriebenen Lasersinterverfahren beträgt die Energiedichte E 31 bis 124 [J/mm³].
Es wird bevorzugt, dass die Energiedichte E 36 bis 124 [J/mm³] beträgt.
Es wird bevorzugter, dass die Energiedichte E 50 bis 124 [J/mm³] beträgt.
Es wird ferner bevorzugt, dass die Energiedichte E 50 bis 118 [J/mm³] beträgt.
Die untere Grenze der Energiedichte E ist eine von 31, 36, 38, 42, 43, 44, 47, 50, 54, 55, 58, 60, 63, 70, 73, 75, 83, 88, 94, 100, 109 und 118, und die obere Grenze der Energiedichte E ist eine von 36, 38, 42, 43, 44, 47, 50, 54, 55, 58, 60, 63, 70, 73, 75, 83, 88, 94, 100, 109, 118 and 124.
Ein Wärmebehandlungsverfahren weist auf einen Schritt (S130) des Durchführens einer Lösungsglühbehandlung an einem geformten Produkt, geformt durch das oben beschriebene Lasersinterverfahren, und einen Schritt (S140) des Durchführens einer Aushärtbehandlung nach der Lösungsglühbehandlung.
Es wird auch ein Metallpulver bereitgestellt, das in einem selektiven Lasersinterverfahren verwendet wird, das selektiv einen Laser auf Metallpulver anwendet, um das Metallpulver zu schmelzen und zu sintern zur Laminierung, wobei das Metallpulver aus einem siliziumreichen Edelstahl gemacht ist, enthaltend C: weniger als 0.10, Si: 2.0∼9.0, Mn: 0.05∼6.0, Cu: 0.5∼4.0, Ni: 1.0∼24.0, Cr: 6.0∼28.0, Mo: 0.2∼4.0, Nb: 0.03∼2.0 in Gewichtsprozenten, und den Rest aus Fe und zwangsläufigen Verunreinigungen.
Die Partikelgröße des Metallpulvers beträgt 32 bis 62 Mikrometer.
Ferner wird ein geformtes Produkt, geformt durch das oben beschriebene Lasersinterverfahren, bereitgestellt.
Ferner wird ein geformtes Produkt, wärmebehandelt durch das oben beschriebene Wärmebehandlungsverfahren, bereitgestellt.
Aus der beschriebenen Erfindung wird offensichtlich, dass die Ausführungsformen der Erfindung auf vielerlei Weise variiert werden können. Solche Variationen sind nicht als eine Abweichung vom Geist und Umfang der Erfindung anzusehen, und alle solche Modifizierungen sind, wie einem Fachmann offensichtlich wäre, dazu vorgesehen, innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche inbegriffen zu sein.

Claims

Ein selektives Lasersinterverfahren, aufweisend: abwechselndes Wiederholen eines Schrittes des Aufbauens von Metallpulver in Schichten, das Metallpulver aus einem siliziumreichen Edelstahl gemacht, enthaltend C: weniger als 0,020, Si: 3,0 - 5,0, Mn: 0,5 - 1,5, Cu: 0,8 - 1,2, Ni: 6,0 - 7,0, Cr: 10,0 - 13,0, Mo: 0,3 - 1,0, Nb: 0,30 - 1,00 in Gewichtsprozenten, und einen Rest aus Fe und zwangsläufigen Verunreinigungen, und eines Schrittes des selektiven Anwendens eines Lasers auf das in Schichten aufgebauten Metallpulver, um das Metallpulver zu schmelzen und zu sintern, wobei die Energiedichte E berechnet durch die folgende Formel 36 bis 124 [J/mm³] beträgt $E = P / v \times s \times t,$
wobei P die Leistung des Lasers ist, v die Scangeschwindigkeit des Lasers ist, s der Scanvorschub des Lasers ist, und t die Laminierungsdicke der Schicht des Metallpulvers ist, wobei die Partikelgröße des Metallpulvers 32 bis 62 Mikrometer beträgt und wobei das Verfahren ferner ein Wärmebehandlungsverfahren umfasst, aufweisend einen Schritt des Durchführens einer Lösungsbehandlung bei 1050°C für 20 Minuten an einem geformten Produkt, geformt durch das selektive Lasersinterverfahren und anschließender Wasserkühlung und einen Schritt des Durchführens einer Aushärtbehandlung bei 480°C für 7 Stunden an dem geformten Produkt nach der Lösungsbehandlung und anschließender Luftkühlung.
Das selektive Lasersinterverfahren nach Anspruch 1, wobei die Energiedichte E 50 bis 124 [J/mm³] beträgt.
Das selektive Lasersinterverfahren nach Anspruch 1, wobei die Energiedichte E 50 bis 118 [J/mm³] beträgt.