马氏体时效钢是超高强度钢中的一种,主要应用在精密锻模中。而用传统方法制造的模具有生产周期长、淬透性差、淬火过程中开裂导致报废等挑战。为解决现有制模技术中工序复杂、报废率高的问题,本文选用18Ni-300(一种低碳型的马氏体时效钢)进行激光选区熔化工艺试验探索。本文首先分析了激光选区熔化过程中常见问题,包括球化、飞溅、黑烟、裂纹等问题。其次,采用18Ni-300粉末进行激光选区熔化成型工艺试验。通过正交试验法,分析了扫描间距、扫描速度、激光功率对粗糙度和致密度的影响。由于马氏体时效钢的高强度是通过固溶加时效处理得到的,本文对比分析了成型件固溶时效前后组织和力学性能。最后探讨了不同扫描方式对成型件组织和性能的影响。结果表明,SLM制备中黑烟是由于粉末中的低熔点合金元素、C元素燃烧、汽化所致。氧含量对飞溅的影响更为明显,成型室内氧含量高于3000ppm时,火花成发散状,飞溅角度较大,不但影响成型质量,还会破坏成型过程的稳定性。由于粉末粒度配比不合适或某些卫星球粉末存在时,在熔道的边缘和熔道的交界处易出现未熔化的粉末,造成了元素的偏析。对18Ni-300粉末选区熔化成型工艺研究结果表明,影响成型件上表面粗糙度的主要因素为扫描间距,其次是激光功率,最后是扫描速度。而对致密度的影响因素依次为扫描间距,扫描速度和激光功率。其中体能量密度对粗糙度和致密度的影响存在一定的相关性,当体能量密度在125-135J/mm~3范围区间时,此时零件的上表面粗糙度达到最低,致密度达到最大。激光选区熔化成型件的晶粒比较细小,可达到亚μm的级别。通过固溶加时效的成型件,其显微硬度可以提高65%,抗拉强度达到1634MPa。热处理后的断裂机制以脆性断裂为主。采用分区扫描获得的成型件的胞状晶晶粒更为细小,且抗拉强度稍高于S形正交扫描的。两种扫描方式下,X方向的残余应力σ_x和σ_y在“先成型区”边缘都以拉应力为主。S形正交扫描成型零件的拉应力值随着远离零件边缘逐渐减小。并逐渐转化为较大压应力,应力分布不均匀,分区扫描加工零件的拉应力也逐渐减小,并逐渐转化为压应力,但压应力值较小。