本发明涉及激光增材制造和金属热处理，具体而言涉及一种激光沉积铁基合金离线热处理制备超细晶粒贝氏体钢的方法。
背景技术：
1、目前，国内外普遍采用熔炼法制备贝氏体钢，然而该工艺由于冷却速度缓慢导致贝氏体钢晶粒过于粗大，从而降低贝氏体的强韧性，而激光沉积工艺利用高能量密度激光束使金属粉末熔化并快速凝固，使熔覆层与母材实现冶金结合，具有热影响区小、界面结合好、可靠性高、效率高、高精准等明显优势，此外，激光沉积工艺具有快热急冷的特点，在极快的冷却速率下使奥氏体晶粒得到细化，达到细晶强化的效果，显著提高贝氏体钢的强韧性。
2、目前贝氏体钢后续热处理大多采用在线热处理工艺，这种热处理工艺往往需要采用大的预热平台，但是现有的激光加工设备无法满足在线预热平台大尺寸要求，而且在线预热平台通常直接暴露在空气当中，无法精确地控制预热平台的温度，这使贝氏体钢的实际生产过程受到很大限制。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种激光沉积铁基合金离线热处理制备超细晶粒贝氏体钢的方法，采用离线热处理工艺可以不受试样尺寸大小的限制，并且由于试样在封闭空间中进行热处理，使得温度控制更加精准；将激光沉积工艺和离线热处理工艺的优势巧妙地结合起来，具有工艺简单、操作方便、制备成本低、自动化程度高等优点，制备的贝氏体钢组织细小且力学性能突出，具有优异的综合力学性能。
2、本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种激光沉积铁基合金离线热处理制备超细晶粒贝氏体钢的方法，包括以下步骤：
3、1)基板预处理：采用砂轮片对基板进行打磨，打磨光亮后进行喷砂处理；
4、2)粉末配制：选择合适的铁基自溶性合金粉末、fesi65合金粉末、mn、mo、cr、al、fe单质粉末，并采用球磨工艺使上述粉末混合均匀，得到激光沉积铁基合金粉末；
5、3)采用激光沉积技术制备块体体积合金：选择“s型”扫描路径沉积单层，单层沉积完毕后根据单层的高度选择合适的抬高值，将每一层沉积完毕后的终点位置作为激光沉积的初始位置，通过不断叠加制备块体体积合金；
6、4)激光沉积铁基合金离线热处理：为了获得超细晶粒贝氏体组织，激光沉积完成后，将试样放入管式炉中进行奥氏体化处理，随后将试样放入马弗炉中进行不同等温时间处理；
7、5)空冷处理：当等温时间达到所设计的保温时间时，取出试样，在空气中冷却至室温。
8、进一步地，步骤1)中，所述基板预处理时，在激光沉积之前需要对基板进行打磨以去除铁锈，并用酒精清洗后吹干，最后进行喷砂处理。
9、进一步地，步骤2)中，所述激光沉积铁基合金粉末的化学成分为：c 0.5～1.0w.t.％、si 1.5～w.t.％、mn 1.5～2.5w.t.％、mo 0.2～0.5w.t.％、cr 0.5～1.0w.t.％、ni 1.5～2.5w.t.％、al 0.5～1.5w.t.％，其余为铁和不必要杂质，所述的激光沉积铁基合金粉末的粒度为75～100μm。
10、进一步地，步骤3)中，激光沉积时，采用高纯氩气作为保护气体，气流量为10～30l/min，搭接率为30％～60％，激光功率800～1500w，扫描速度3～10mm/s。
11、进一步地，步骤3)中，采用同轴送粉的原料添加方式，送粉速度为5～30g/min，采用高纯氩气作为送粉气体，气流量为10～30l/min，单层厚度0.1mm～3mm。
12、进一步地，步骤3)中，激光沉积采用多道多层堆积方式，激光扫描路径为“s型”，搭接率为50％，z轴抬高量为0.1～3mm/层。
13、进一步地，步骤4)中，所述离线热处理工艺为，将试样放入sg-gl1400管式炉加热到860～1200℃并保温5～30min充分奥氏体化，待奥氏体化完成后立即将试样转移至stm-8-12马弗炉进行等温热处理。
14、进一步地，所述等温热处理中，等温温度为200～400℃，等温时间为0.5h～24h。
15、激光沉积工艺具有能量密度高的特点，结合同轴送粉装置及数控机床，制备过程自动化程度高、靶向性强、生产效率高，且能保证产品致密度；铁基合金离线热处理，促进了铁基合金发生不同程度的贝氏体相变，获得了超细晶粒的贝氏体组织。
16、本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的激光沉积铁基合金离线热处理制备超细晶粒贝氏体钢的方法，将激光沉积工艺和离线热处理工艺的优势巧妙地结合起来；采用离线热处理时，组织会重新奥氏体化并在等温的过程中发生贝氏体转变，可以省去预热步骤，从而避免预热带来的问题(需要大的在线预热平台，在线预热平台温度控制不精准)，整个热处理过程都在封闭空间中进行，温度控制更精准。具有工艺简单、操作方便、制备成本低、自动化程度高等优点，制备的贝氏体钢组织细小且力学性能突出，具有优异的综合力学性能。
1.一种激光沉积铁基合金离线热处理制备超细晶粒贝氏体钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种激光沉积铁基合金离线热处理制备超细晶粒贝氏体钢的方法，其特征在于：步骤1)中，所述基板预处理时，在激光沉积之前需要对基板进行打磨以去除铁锈，并用酒精清洗后吹干，最后进行喷砂处理。
3.如权利要求1所述的一种激光沉积铁基合金离线热处理制备超细晶粒贝氏体钢的方法，其特征在于：步骤2)中，所述激光沉积铁基合金粉末的化学成分为：c 0.5～1.0w.t.％、si 1.5～2w.t.％、mn 1.5～2.5w.t.％、mo 0.2～0.5w.t.％、cr 0.5～1.0w.t.％、ni 1.5～2.5w.t.％、al 0.5～1.5w.t.％，其余为铁和不必要杂质，所述的激光沉积铁基合金粉末的粒度为75～100μm。
4.如权利要求1所述的一种激光沉积铁基合金离线热处理制备超细晶粒贝氏体钢的方法，其特征在于：步骤3)中，激光沉积时，采用高纯氩气作为保护气体，气流量为10～30l/min，搭接率为30％～60％，激光功率800～1500w，扫描速度3～10mm/s。
5.如权利要求1所述的一种激光沉积铁基合金离线热处理制备超细晶粒贝氏体钢的方法，其特征在于：步骤3)中，采用同轴送粉的原料添加方式，送粉速度为5～30g/min，采用高纯氩气作为送粉气体，气流量为10～30l/min，单层厚度0.1mm～3mm。
6.如权利要求4所述的一种激光沉积铁基合金离线热处理制备超细晶粒贝氏体钢的方法，其特征在于：步骤3)中，激光沉积采用多道多层堆积方式，激光扫描路径为“s型”，搭接率为50％，z轴抬高量为0.1～3mm/层。
7.如权利要求1所述的一种激光沉积铁基合金离线热处理制备超细晶粒贝氏体钢的方法，其特征在于：步骤4)中，所述离线热处理工艺为，将试样放入sg-gl1400管式炉加热到860～1200℃并保温5～30min充分奥氏体化，待奥氏体化完成后立即将试样转移至stm-8-12马弗炉进行等温热处理。
8.如权利要求7所述的一种激光沉积铁基合金离线热处理制备超细晶粒贝氏体钢的方法，其特征在于：所述等温热处理中，等温温度为200～400℃，等温时间为0.5h～24h。
