本發明是一種用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法，涉及金屬材料加工領域。

　　背景技術：

　　隨著航空工業的快速發展，為滿足航空結構件所需的極其苛刻的重量強度比及斷裂韌性需求，美國Carpenter公司在AF1410合金配比的基礎上開發一種新型的高Co-Ni超高強度鋼—A100鋼，該鋼的抗拉強度1930-2070MPa，同時斷裂韌性不低于110MPa.m1/2，因此A100鋼以其超高強度和優良的斷裂韌性迅速成為航空領域制造飛機起落架、活塞桿、扭力臂等重要承力件的首選材料。

　　A100鋼是由C、Cr、Mo強化的Fe-Co-Ni系合金，合金化元素高達30％，且該鋼采用真空熔煉加真空自耗重熔的雙真空熔煉工藝，材料制造成本較高。目前起落架外筒及活塞桿等筒狀構件，均采用傳統鍛造配合機加工的制造方法，而筒內實心的構件則在整體模鍛件的基礎上進行深膛切削去除。傳統的起落架制造方法存在制造難度高、周期長，材料利用率低等缺點，無法滿足飛機型號快速試制的要求。

　　隨著增材制造技術的迅猛發展，以電弧+絲材的熔絲沉積成形為代表的增材制造技術越來越多的應用于航空構件。相比于傳統的減法式制造，電弧+絲材增材制造這種新興的加工制造方法能實現金屬件的高效、近凈成形，前期無需模具投入、可突破尺寸規格限制，制備小批量且復雜幾何形狀的構件，具有材料利用率高、制備周期短、快速響應等優點。目前國內相關技術團隊已著手開展采用電弧+絲材增材制造的方法制備A100鋼構件的課題研究，但增材制造專用A100超高強鋼絲材目前處于市場空白，亟需開發一種增材制造專用A100超高強鋼絲。

　　技術實現要素：

　　研發增材制造專用A100超高強鋼絲材存在以下技術難題。第一，A100超高強鋼的延伸率不足15％，塑性加工性能差、在減徑過程中極難變形，尤其是批量生產直徑以下絲材更為困難；第二，相較于普通焊接用絲材，增材制造專用絲材需滿足較高的表面質量，除了常規的表面無裂紋、氧化、銹蝕等缺陷，還要保證絲材表面光亮無油污、潤滑劑等影響增材制造工藝的殘留物。為解決上述技術難題，本發明提出了用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法

　　本發明技術方案的內容如下：

　　1.一種用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法，其特征在于：該方法的步驟如下：

　　步驟一、鍛造：將A100超高強鋼錠入爐加熱處理，然后開鍛，獲得鍛造棒材；

　　步驟二、軋制：將步驟一所述鍛造棒材進行熱處理，然后進行軋制，獲得軋制棒材；

　　步驟三、一次去應力退火：將軋制棒材在680℃進行加熱，保溫120min，然后空冷至室溫；

　　步驟四、粗拉拔：對退火后的軋制盤條進行一次扒皮，浸潤滑劑，加熱，并進行拉拔，獲得A100絲材坯料；

　　步驟五、二次去應力退火：將絲材坯料在680℃進行加熱，保溫90min，然后空冷至室溫；

　　步驟六、精拉拔：對二次去應力退火后的絲材坯料進二次行扒皮，冷拉拔，獲得最終直徑尺寸的A100絲材。

　　進一步，步驟一中，所述入爐加熱處理的溫度為700～800℃，然后隨爐升溫至980～1000℃，保溫45～60min；所述開鍛，鍛造溫度950～980℃，終鍛溫度830～850℃。所述鍛造棒材直徑不大于45mm。

　　進一步，步驟二中，所述熱處理的入爐溫度為880～900℃，保溫30～45min；所述軋制的開軋溫度為880～1000℃，終軋溫度為800～850℃。所述軋制棒材直徑不大于9mm。

　　進一步，步驟四中，所述一次扒皮采用扒皮模具，扒皮減徑量為0.3～0.5mm，所述加熱的加熱溫度為800～830℃，所述潤滑劑為石墨乳+氨水，氨水受高溫分解出氮氣和氫氣以形成保護性氣體氛圍，拉拔中，直徑大于φ4.0，每道次減徑不大于0.4mm，直徑小于φ4.0的每道次減徑不大于0.2mm，所述絲材坯料，直徑比最終所需直徑大0.4mm。

　　進一步，步驟六中，所述二次扒皮采用扒皮模具，扒皮減徑量0.2mm，所述拉拔采用聚晶模具，皂粉作潤滑劑，單道次減徑量0.2mm。

　　進一步，最終A100絲材的直徑為1.6mm。

　　進一步，獲得最終A100絲材還包括采用線材拋光機進行表面處理，繞軸，真空包裝。

　　本發明技術方案的優點：

　　1、可批量化生產電弧增材制造、電子束增材制造用A100超高強鋼絲材，也可以用于鎢極氬弧焊；

　　2、可根據市場需求提供0.8～2.0mm范圍內任意直徑的A100超高強鋼絲材；

　　3、該工藝方法是一種生產效率高，材料利用率高，絲材表面質量高，成本較低的增材制造專用A100超高強鋼絲材生產方法。

　　具體實施方式

　　實施例一

　　該種用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法的步驟如下：

　　1.鍛造：將A100鋼錠在700℃入爐熱處理，然后隨爐升溫至1000℃，保溫60min。保溫結束后將鋼錠快速從高溫爐取出放置鍛機工作臺，轉移間隔20s。開鍛溫度980℃，終鍛溫度850℃，獲得直徑45mm的鍛造棒材；

　　2.軋制：將鍛造后的A100鋼棒在900℃入爐，保溫30min后進行軋制，開軋溫度980℃，終軋溫度800℃，獲得直徑為8.5mm的盤條；

　　3.去應力退火：將軋制后盤條在680℃進行加熱，保溫120min，然后空冷至室溫；

　　4.粗拉拔：去應力退火后的盤條進行扒皮處理，單邊減徑量0.25mm，扒皮后的獲得表面光亮的直徑8.0mm的盤條，然后浸入石墨乳+氨水潤滑劑，采用在線加熱方式，加熱溫度為800℃并進行拉拔，按每道次減徑0.4mm減至直徑4mm，然后按照每道次減徑為0.2mm減至2.0mm，獲得A100超高強鋼絲材坯料；

　　5.去應力退火：粗拉拔坯料在680℃保溫90min后空冷至室溫；

　　6.精拉拔：去應力退火后的絲材進行再次扒皮，單邊減徑量0.1mm，得到直徑1.8mm的絲材，然后采用聚晶模具進行冷拉拔，皂粉作潤滑劑，單道次減徑量0.2mm，獲得直徑1.6mm的A100超高強鋼成品絲材；

　　7.表面處理及包裝：冷拉后的成品絲材采用線材拋光機進行表面拋光處理，直至絲材表面光亮。然后在自動打軸機上將成品絲材打軸后進行真空包裝，獲得增材制造專用直徑1.6mm的A100超高強鋼成品絲材。

　　實施例二

　　該種用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法的步驟如下：

　　1.鍛造：將A100鋼錠在800℃入爐熱處理，然后隨爐升溫至980℃，保溫60min。保溫結束后將鋼錠快速從高溫爐取出放置鍛機工作臺，轉移間隔25s。開鍛溫度950℃，終鍛溫度840℃，獲得直徑45mm的鍛造棒材；

　　2.軋制：將鍛造后的A100鋼棒在900℃入爐，保溫40min后進行軋制，開軋溫度980℃，終軋溫度800℃，獲得直徑為9.0mm的盤條；

　　3.去應力退火：將軋制后盤條在680℃進行加熱，保溫120min，然后空冷至室溫；

　　4.粗拉拔：去應力退火后的盤條進行扒皮處理，單邊減徑量0.2mm，扒皮后的獲得表面光亮的直徑8.6mm的盤條，然后浸入石墨乳+氨水潤滑劑，采用在線加熱方式，加熱溫度為820℃并進行拉拔，按每道次減徑0.4mm減至直徑3.8mm，然后按照每道次減徑為0.2mm減至1.6mm，獲得A100超高強鋼絲材坯料；

　　5.去應力退火：粗拉拔坯料在680℃保溫100min后空冷至室溫；

　　6.精拉拔：去應力退火后的絲材進行再次扒皮，單邊減徑量0.1mm，得到直徑1.4mm的絲材，然后采用聚晶模具進行冷拉拔，皂粉作潤滑劑，單道次減徑量0.2mm，獲得直徑1.2mm的A100超高強鋼成品絲材；

　　7.表面處理及包裝：冷拉后的成品絲材采用線材拋光機進行表面拋光處理，直至絲材表面光亮。然后在自動打軸機上將成品絲材打軸后進行真空包裝，獲得增材制造專用直徑1.2mm的A100超高強鋼成品絲材。

　　技術特征：

　　1.一種用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法，其特征在于：該方法的步驟如下：

　　步驟一、鍛造：將A100超高強鋼錠入爐加熱處理，然后開鍛，獲得鍛造棒材；

　　步驟二、軋制：將步驟一所述鍛造棒材進行熱處理，然后進行軋制，獲得軋制棒材；

　　步驟三、一次去應力退火：將軋制棒材在680℃進行加熱，保溫120min，然后空冷至室溫；

　　步驟四、粗拉拔：對退火后的軋制盤條進行一次扒皮，浸潤滑劑，加熱，并進行拉拔，獲得A100絲材坯料；

　　步驟五、二次去應力退火：將絲材坯料在680℃進行加熱，保溫90min，然后空冷至室溫；

　　步驟六、精拉拔：對二次去應力退火后的絲材坯料進二次行扒皮，冷拉拔，獲得最終直徑尺寸的A100絲材。

　　2.根據權利要求1所述的用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法，其特征在于：步驟一中，所述入爐加熱處理的溫度為700～800℃，然后隨爐升溫至980～1000℃，保溫45～60min；所述開鍛，鍛造溫度950～980℃，終鍛溫度830～850℃。

　　3.根據權利要求1所述的用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法，其特征在于：步驟一中，所述鍛造棒材直徑不大于45mm。

　　4.根據權利要求1所述的用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法，其特征在于：步驟二中，所述熱處理的入爐溫度為880～900℃，保溫30～45min；所述軋制的開軋溫度為880～1000℃，終軋溫度為800～850℃。

　　5.根據權利要求1所述的用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法，其特征在于：步驟二中，所述軋制棒材直徑不大于9mm。

　　6.根據權利要求1所述的用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法，其特征在于：步驟四中，所述一次扒皮采用扒皮模具，扒皮減徑量為0.3～0.5mm，所述加熱的加熱溫度為800～830℃，所述潤滑劑為石墨乳+氨水，氨水受高溫分解出氮氣和氫氣以形成保護性氣體氛圍，拉拔中，直徑大于φ4.0，每道次減徑不大于0.4mm，直徑小于φ4.0的每道次減徑不大于0.2mm，所述絲材坯料，直徑比最終所需直徑大0.4mm。

　　7.根據權利要求1所述的用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法，其特征在于：步驟六中，所述二次扒皮采用扒皮模具，扒皮減徑量0.2mm，所述拉拔采用聚晶模具，皂粉作潤滑劑，單道次減徑量0.2mm。

　　8.根據權利要求1所述的用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法，其特征在于：最終A100絲材的直徑為1.6mm。

　　9.根據權利要求1所述的用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法，其特征在于：獲得最終A100絲材還包括采用線材拋光機進行表面處理，繞軸，真空包裝。

　　技術總結

　　本發明是一種用于增材制造的A100超高強鋼絲材的制備方法，該方法將A100超高強鋼錠經過鍛造、軋制工序獲得表面質量良好的棒材，再采用特定工藝進行多次拉拔及表面處理，獲得增材制造專用A100超高強鋼絲材。本發明通過特定的拉拔工藝及表面處理工藝，成功制備出高質量的增材制造專用A100超高強度鋼絲，并實現該絲材的批量化、高質量生產。該絲材可用于電弧增材制造、電子束增材制造、超高強度鋼焊接等領域，應用前景廣闊。

　　技術研發人員：鄭濤;施瀚超;喬燕琦

　　受保護的技術使用者：中國航發北京航空材料研究院

　　技術研發日：2019.07.09

　　技術公布日：2019.09.20