中全人民共和国[国家标稚 GB/T 45867一2025 增材制造 销基合金与不锈钢异种金属一体化成形 技术规艺 Additive manufacturing一Specification for integrated forming of dissimilar metals of cobalt-base alloys and stainless steels 2025-08-01 发布 2025-11-01 实施 GB/T 45867一2025 目 次 6 工艺过程 pe [ GB/T 45867一2025 前 言 本文件按照 GB/T 1.1一2020标准化工作导则 第1 部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC 562)归口。 本文件起草单位:中广核工程有限公司.中机生产力促进中心有限公司上海第一机床广有限公司、 蠢精合激光科技集团股份有限公司 ,无锡市检验检测认证研究院、.广东汉邦激光科技有限公司 `深圳中 广核工程设计有限公司 .中机研标准技术研究院(北京)有限公司 ,深圳市金石三维打印科技有限公司、 广东省科学院智能制造研究所、苏州热工研究院有限公司`上海电气核电设备有限公司、华南理工大学、 上海交通大学 .东南大学 `滩柴动力股份有限公司 .山东创瑞激光科技有限公司 .航天增材科技(北京)有 限公司 .中航迈特增材科技(北京)有限公司、哈尔滨工业大学 .成都科宁达材料有限公司.中国核动力研 究设计院。 本文件主要起草人:能志亮、薛间、郭宝超、段远刚、.刘斌、刘弯、黄正华.孙广、王宇轩、王迪、陈立佳、 朱平、鲁艳红、陈亮.江泽星、冯悦烽,戴挺.孙玉成、吕忠利、魏振河、高正江\李学军.李宁、罗英、赵建光。 开 GB/T 45867一2025 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 1 范围 本文件规定了钴基合金与不锈钢异种金属一体化增材制造成形的一般要求、原材料.工艺过程、质 量检验和技术资料交付。 本文件适用于以激光为能量源 .粉末为原材料 ,采用定向能量沉积工艺进行钴基合金与不锈钢异种 金属的一体化增材制造成形。钼基合金与不锈钢异种金属的再制造参考使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/T 223(所有部分) 钢铁及合金化学分析方法 GB/T 226 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法 GB/T 228.2 金属材料 拉伸试验 第2 部分:高温试验方法 GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法 GB/T 230.1 金属材料 洛氏硬度试验 第1部分:试验方法 GB/T 232 金属材料 弯曲试验方法 GB/T 1954 铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体含量测量方法 GB/T 2653 焊接接头弯曲试验方法 GB/T 3850 致密烧结金属材料与硬质合金” 密度测定方法 GB/T 4334 金属和合金的腐蚀”奥氏体及铁素体-奥氏体(双相)不锈钢晶间腐蚀试验方法 GB/T 4340.1 金属材料 维氏硬度试验 第工部分:试验方法 GB/T 6396 复合钢板力学及工艺性能试验方法 GB/T 12444 金属材料 ”磨损试验方法”试环-试块滑动磨损试验 GB/工 13298 金属显微组织检验方法 GB/T 18851(所有部分) 无损检测 ”渗透检测 GB/T 19943 无损检测 ”金属材料 X 和伽玛射线照相检测 ”基本规则 GB/工 20967 无损检测”目视检测 ”总则 GB/T 24196 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/T 31218 金属材料“残余应力测定”全释放应变法 GB/T 31310 金属材料”残余应力测定”销孔应变法 GB/T 35351 增材制造”术语 GB/T 37698 增材制造”设计 要求.指南和建议 1 GB/T 45867一2025 GB/T 38971 增材制造用球形销铬合金粉 GB/T 39253一2020 增材制造”金属材料定向能量沉积工艺规范 GB/T 43115 金属材料 薄板和薄带”室温剪切试验方法 GB/T 44194 增材制造”金属粉末再利用技术规范 GB/T 44524 增材制造 ”金属制件孔隙率，工业计算机层析成像(CT)检测方法 3 术语和定义 GB/T 35351 和 GB/T 39253 界定的以及下列术语和和定义适用于本文件。 3.1 异种金属一体化成形 integrated forming of dissimilar metals 通过定向能量沉积实现异种金属材料零件的整体成形。 4 一般要求 4.1 增材制造零件的供货状态分为成形态 .热处理态 .热等静压态等。 4.2 增材制造设备操作人员应接受培训,考核或资格评定合格后才能操作设备,培训应由设备厂商或 已接受培训并合格的人员来实施。 4.3 定向能量沉积设备的检验、验收和定期检查应满足设备厂商或供需双方协商确定的相关标准要 求。设备交付前应有合格证明文件,且各项技术指标参数符合工艺相关要求。 4.4 定向能量沉积工艺的环境、安全和人员防护应符合 GB/T 39253一2020 中 5.4、5.5 和 5.6 的相关 规定。 5 原材料 5.1 钻基合金粉末 CoCrW .CoCrMo .CoCrWMo 的化学成分及物理特性应符合 GB/T 38971 的规定， 其他牌号由供需双方协商确定。 5.2 ”不锈钢粉末 022Crl19Nil0.022Crl17Nil2Mo2 的化学成分及物理特性见附录 A,其他牌号由供需双 方协商确定。 5.3 ”粉末的重复利用应满足 GB/T 44194 的规定。 6 工艺过程 6.1 流程图 典型的销基合金与不锈钢异种金属一体化成形工艺流程见图 1 。 2 GB/T 45867一2025 设置钻基合金、不锈钢、 数据处理及工艺 1 异种金属结合界面的 参数设定 允训作 成形准备 四 一 清理、粉末切换等 、 根据模型和参数设定 清理 不合格 < > 初步检验 合格 是否可修复 后处理 否 不合格 质量检验 合格 图 1 典型的钴基合金与不锈钢异种金属一体化成形工艺流程图 6.2 ”模型设计 6.2.1 定向能量沉积工艺的模型设计应符合 GB/T 37698 的有关规定。 6.2.2 ”通过三维软件建模或对实体进行扫描等方式获得零件模型 。模型设计时应包含加工余量,同时 宜包含随炉样品 直接取样的取样位置等,并考虑可加工性。 6.2.3 应根据销基合金与不锈钢材料的热膨胀系数.熔点等差异,合理设置零件的结构和尺才,避免产 生较大的热应力和变形 。在模型中需确定不同材料的分布区域,包括 2 向分布(即在 2 轴成形方向上 沉积不同材料)、XY 面分布(即在 XY 成形平面不同区域上沉积不同材料)和三维随形分布(即在三维 空间内根据需求灵活调整材料分布)等。 6.2.4 应结合狂基合金与不锈钢材料在构件中的形位分布,建立零件结构及异种材料分区的设计。若 无法在零件模型中定义材料分布区域,可依照铅基合金和不锈钢材料的分布形位创建单独的子模型 ,并 组合成零件模型 ,以定义每种材料在零件中的几何形状和相互位置。根据需要 ,可对异种金属结合界面 区创建单独的子模型 ,用于描述结合界面区的几何特征和精确参数设置。 6.3 数据处理及工艺参数设定 6.3.1 数据处理包括但不限于文件编辑、格式转换支撑设计、模型切片.路径规划等。 6.3.2 ”根据模型特征选择合适的切片方式(例如,平面切片、.自适应切片.曲面切片等) ,设置销基合金 GB/T 45867一2025 与不锈钢材料的切片参数 ,将三维模型转换为离散的二维切片数据,上述过程应保证结合界面材料属性 的连续性和结构的完整性。结合界面区层厚应适中,具体厚度可根据工艺试验和零件要求确定。 6.3.3 可采用栅格路径、螺旋路径、混合路径等路径规划策略 ,确定合适的沉积顺序和路径,以减少材 料切换频率 ,提高成形效率和质量。针对异种金属结合界面区,应分析相邻层的沉积路径和扫描策略、 界面几何形状、.相邻道的搭接量等因素对界面的冶金结合情况和残余应力分布的影响,合理确定路径规 划策略。相邻层的成形方向宜相互垂直或成一定角度 。 6.3.4 应根据零件的数量结构,性能要求、成形时间、支撑去除、粉来清理难易程度等因素确定其成形 方向和摆放位置。 6.3.5”随炉样品的数量成形方向和摆放位置应使测试结果能够反映零件性能的方向差异性。 6.3.6 根据材料特性、零件结构和斥才、性能要求 ,分别对钴基合金, 不锈钢.异种金属结合界面区设置 相应的工艺参数。工艺参数通过工艺试验获得。 6.3.7 ”设置异种金属结合界面区工艺参数(包括激光功率,扫描速率.不同材料的送粉速率.沉积层高 度 .搭接率、.层间停留时间等)时,应保证异种金属材料完全熔合 .成形良好,以避免应力导致的裂纹 .超 标孔洞等缺陷的产生。 6.3.8 根据成形工艺确定基材的预处理参数(如清洁工艺、预热温度等)、保护气氛的种类(如氧气、所 气等)和纯麻,以防止氧化,减少结合界面未熔合.裂纹.气孔等缺陷。 6.4 成形准备 6.4.1 用于成形制造的粉末原材料应符合第 5 章的要求。 6.4.2 在每次添加粉末时 ,应核对粉末质量证明文件,对粉末牌号.批号,粉末使用和保存状态及相关 检验指标的检测结果进行记录。 6.4.3 ”异种金属结合界面区用粉末的化学成分(尤其是氧含量) 流动性.粉末粒度等应满足成形工艺 要求 ,宜使用新粉。 6.4.4 添加不同牌号的粉末原材料前,应将成形设备和成形面清理干净 ,避免产生交叉污染。 6.5 成形过程 6.5.1 成形过程由计算机辅助完成,按照预设的沉积路径和工艺参数完成零件的一体化成形。其中 a) Z 向分布的成形 :先沉积第 1 种材料至设定高度 ,然后切换粉末,调整工艺参数,以已成形的第 1 种材料为基体 ,沉积第 2 种材料至设定高度 ,直至完成一体化成形; b) XY 面分布的成形 :先在成形平面设定区域上沉积第 1 种材料至一定高度后,然后切换粉末， 调整工艺参数 ,在成形平面的其他区域上沉积第 2 种材料至一定高度 ,根据需要可交替进行不 同材料沉积,直至完成一体化成形; c) 三维随形分布的成形 :动态调整沉积路径和材料 ,通过逐层沉积或不同材料分区先后沉积(在 界面处交蔡进行材料切换) ,完成三维随形结构的一体化成形。 6.5.2 ”应对成形过程中的主要工艺参数进行监控和记录,包括激光功率.扫描速率.不同材料的送粉速 率、光斑太二、沉积层高度 .搭接率、预热温度等,具体由供需双方协商确定。 6.5.3 成形过程中如出现中断,应对中断状态进行记录和评估,并根据评估结果进行处置。可根据工 艺需要在成形过程中设定中断点 ,进行必要的表面处理、热处理等操作。 6.5.4 异种金属结合界面区的待成形面应平整 ,表面状态应满足成形工艺要求。 6.5.5 成形过程的保护气氛、氧含量、预热温度等应满足成形工艺要求。 6.5.6 ”成形过程中,应注意残留粉末、异物 油脂、氧化物等杂质或污染物对成形质量的影响。 6.6 后处理 6.6.1 后处理通常有零件移除 ,表面处理、热处理等,供方应根据需方的要求选择合适的后处理方法。 4 GB/T 45867一2025 6.6.2 ”零件成形后 ,应控制成形件的冷却速率,以避免开裂。 6.6.3 ”根据零件的使用要求或供需双方协商确定,可对零件进行热处理以改善组织性能。 6.6.4 零件中缺陷的清除与修补,应征得需方的同意。 6.7 ”其他通用要求 按 GB/T 39253一2020 中第 6 章的相关规定执行。 7 质量检验 7.1 检验项目 7.1.1 质量检验的验收阶段.抽检方式、检验项目和取样规定由供需双方根据零件的服役工况、使用要 求 .成形数量和应用场景等协商确定。 7.1.2 ”推荐的质量检验项目见表 ]1 。 7.1.3 一体化成形件的检验位置应包含钴基合金与不锈钢异种金属结合界面区 。 表 1 质量检验项目 检验项目 不锈钢侧* 异种金属结合界面区? 一体化成形件 金相组织 V/ V/ V/ 一 室温拉伸性能 V/ 人 一 高温拉伸性能 O〇O O ) 一 剪切性能 Oh QQ V/ 冲击性能 V/ 一 、 一 过曲性能 v/ 1 杷 可 硬度 v v/ V 晶间腐蚀性能 V/ 一 一 一 9 铁素体含量 V/ 一 一 国 残余应力 一 一 一 O 摩氛磨损性能 一 V/ 一 一 电化学腐蚀性能。 一 O 一 加 尺寸和界面位置检验 加 一 V/ 目视检验 一 一 V/ 渗透检验 一 一 、/ 射线检验 一 一 一 V/ GB/T 45867一2025 表 1 质量检验项目 (续) 检验对象 检验项目 不锈钢侧* 钼基合金侧? 异种金属结合界面区 一体化成形件 注 1:“/ ”表示优先开展。 注 2:“〇”表示根据需要开展。 注 3:“一”表示可不开展。 ”可通过在一体化成形零件直接取样检验,也可通过随炉样品检验。 ”试验结果作为参考值提供。 “ 主要针对零件用于摩擦磨损工况。 4 主要针对零件用于腐蚀工况。 7.2 ”试验方法 7.2.1 化学成分分析 化学成分分析按 GB/T 223(所有部分)的相关规定进行。 对于异种金属结合界面区 ,需关注铅、铬、铁等元素含量。 7.2.2 ”密度测试 密度的测试按 GB/T 3850 的规定进行。 分析钴基合金侧和不锈钢侧的致密性。 7.2.3 ”金相检验 宏观金相检验按 GB/VT 226 的规定进行。 微观金相检验按 GB/T 13298 的规定进行。 宏观金相检验应覆盖钴基合金侧.不锈钢侧和蜡种金属结合界面整个区域 ,微观金相检验应分别针 对钵基合金侧 .不锈钢侧、.异种金属结合界面中的典型区域及有疑问区域进行分析,观察显微组织和结 合界面迷合情况 ,以及气孔、未熔合.裂纹.夹杂等缺陷。对于异种金属结合界面区 ,需关注两侧 0.5 mm 范围内的组织及晶粒度变化。 宜分别在平行于异种金属结合界面的方向.垂直于异种金属结合界面的方向进行取样。 7.2.4 腐蚀试验 不锈钢的唱间腐蚀试验按 GB/T 4334 的规定进行。 销基合金的电化学腐蚀试验按 GB/T 24196 的规定进行。 7.2.5 “6-铁素体含量分析 不锈钢的 S-铁素体含量根据 Delong 修正后的 Schaeffler 图确定 ,在有怀疑的情况下 ,按 GB/T 1954 中 磁性法进行补充检验。 7.2.6”拉伸试验 室温拉伸试验按 GB/T 228.1 的规定进行。 6 GB/T 45867一2025 高温拉伸试验按 GB/T 228.2 的规定进行。 销基合金侧和不锈钢侧宜分别在平行于异种金属结合界面的方向.垂直于异种金属结合界面的方 向进行取样。 应以异种金属结合界面区为中心制备拉伸试样以检验结合区强度。 7.2.7”剪切试验 剪切试验按 GB/T 43115 或 GB/T 639%6 的相关规定进行。 应以异种金属结合界面区为测试区域制备剪切试样以检验结合区强度。 7.2.8 ”冲击试验 冲击试验按 GB/T 229 的规定进行。 销基合金侧和不锈钢侧宜分别在平行于异种金属结合界面的方向.垂直于异种金属结合界面的方 向进行取样。 应以异种金属结合界面区为缺口位置制备冲击试样以检验结合区冲击万性。 7.2.9 弯曲试验 不锈钢的弯曲试验按 GB/T 232 的规定进行。 应以异种金属结合界面区为中心制备弯曲试样,按 GB/T 2653 的规定进行弯曲试验。 观察弯曲过程中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。 7.2.10 硬度测试 洛氏硬度的测试按 GB/T 230.1 的规定进行。 维氏硬度的测试按 GB/T 4340.1 的规定进行。 宜分别在平行于异种金属结合界面的方向.垂直于异种金属结合界面的方向进行取样。对于异种 金属结合界面区 ,需关注两侧 0.5 mm 范围内的硬度变化。 7.2.11 残余应力测试 全释放应变法测定残余应力按 GB/T 31218 的规定进行。 钻孔应变法测定残余应力按 GB/VT 31310 的规定进行。 若采用其他应力测量方法 ,执行的标准规范由供需双方协商确定。 7.2.12 ”摩擦磨损试验 销基合金的摩捧磨损试验按 GB/T 12444 的规定进行。 7.2.13 尺寸和界面位置检验 检验位置及方法由供需双方协商确定。 检查零件的尺才表面粗糙度 .异种金属结合界面位置是否满足技术图样要求。 异种金属结合界面区的位置可通过硬度试验或金相检验等进行确定。 7.2.14 目视检验 目视检验按 GB/T 20967 的规定进行。 检查零件表面状态的均匀一致性,是否有外来物,是否有影响零件使用的缺损、掉块` 气孔、.严杂、未 熔合 .裂纹等缺陷。 7 GB/T 45867一2025 7.2.15 ”渗透检验 渗透检验按 GB/T 18851(所有部分)的相关规定进行。 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。 7.2.16 “射线检验 射线检验按 GB/T 19943 的相关规定进行。 检查零件内部是否有裂纹,未熔合 .气孔和夹杂等缺陷,以及异种金属结合界面的熔合情况。 7.2.17，”层析成像(CT)检验 层析成像(CT)检验按 GB/T 44524 的相关规定进行。 检查零件内部孔隙 、.裂纹等缺陷情况 ,以及异种金属结合界面的熔合情况。 7.3 复验 7.3.1 质量检验结果如不满足验收要求,由供需双方协商解决。 7.3.2 ”经需方同意,可对机械性能的不合格项进行复验。除非另有规定,一般应另取双倍数量的试样 (不包括原受检试样)对不合格项进行复验。 8 技术资料交付 8.1 订货单应包含但不限于以下内容， a) 零件名称; b) 材料牌号; c) 供货状态; d) 零件数量; e) “性能要求; 全“技术图样; g) 测试取样方法等。 8.2 ”交付的零件应包含但不限于以下信息: a) 供应商信息(名称、`地址和联系方式); b) 零件名称和材料牌号或成分; c) 零件合格证明文件; d) 执行标准编号; e) 零件数量; 全 生产日期; g) 后处理记录; 8 GB/T 45867一2025 附 录 A (资料性) 典型不锈钢粉末化学成分与物理特性 表 A.1 和表 A.2 分别给出了激光定向能量沉积用不锈钢粉末 022Crl9Nil0、.022Crl17Nil2Moz2 的 化学成分及物理特性。 表 A.1 不锈钢粉末的化学成分 四 化学成分(质量分数) 牌号 入 118.00一| 8.00一 022Crl9Nil0 加 委2.00 二0.030 委0.05 20.00 | 12.00 16.00一| 10.00一| 2.00一 022Crl7Nil2Mo2 | 余量 二2.00 | 迄1.00 |入0.030 |过0.030 | 委0.045 | 入0.05 | 受0.05 18.00 | 14.00 | 3.00 表 A.2 ”不锈钢粉末的物理特性 物理特性 性能指标 粒度范围 53 wm一180 nm 粒度 委53 wm,不大于 15色 粒度组成 人 二180 wm,不大于 15%% 流动性 <妇30 s/50 g 球形率 形貌为球形或类球形 ,球形率不小于 80凶 粉末外观 呈银灰色或灰色粉状,无目视可见夹杂物 9