本发明涉及增材制造模具钢，具体是一种增材制造模具钢及其制备方法。
背景技术：
1、随着现代制造技术的不断革新，金属3d打印技术已成为推动工业4.0时代制造业转型升级的关键力量。在模具行业中，金属3d打印的应用为其注入了新的活力，带来了显著的优势和变革。通过突破传统加工的限制，金属3d打印能够直接打印出带有复杂内部流道结构的随形冷却水路模具，这种设计能够更好地贴近注塑产品，实现散热均衡和快速降温，从而大幅缩短冷却周期，提高生产效益。同时，随形冷却水路还能使模具温度分布更加均匀，有效防止产品出现翘曲变形、开裂、飞边、气泡、沙眼等缺陷，显著提升产品质量。金属3d打印在模具制造领域的应用不仅提高了制造精度和效率，降低了成本，还为设计师提供了更广阔的创意空间，推动了模具行业的创新和发展。随着技术的不断进步和完善，金属3d打印在模具行业的应用前景广阔，将为模具制造带来更加美好的未来。
2、然而，当前的3d打印模具材料仍存在一些局限性。目前常用的3d打印模具材料如18ni300和cx等，属于超低碳钢马氏体时效钢，由于不含c元素，打印后硬度普遍在35hrc左右，内应力较低，打印过程中基本不会发生开裂现象。这些材料的后处理相对简单，仅需进行时效处理即可将硬度提升至50hrc左右。因其优秀的打印性能和简化的后处理工艺，这两款材料在模具上有广泛的应用。然而，由于缺乏c元素的固溶强化和碳化物的析出强化作用，这两款材料的耐磨性较差，无法满足含有玻纤等对耐磨性有较高要求的模具应用。相比之下，h13和420钢在模具行业中有着广泛的应用，因其含有约0.4%的c元素，具有出色的耐磨性。然而，这两款材料并不适合增材制造技术。在制造超过5kg或投影尺寸超过100×100mm的工件时，极易发生开裂，这是因为3d打印过程中的快速加热和冷却导致热应力积累，从而在h13钢件内部形成热裂纹，显著降低了模具的强度和耐用性。此外，h13钢的防腐蚀性能较差，使用其制造的随形水路模具镶件容易生锈堵塞，且由于随形水路形状复杂，清洗困难，进一步限制了其在模具上的应用。420不锈钢虽然具有良好的耐腐蚀性，但韧性较差，导热率低，在3d打印过程中，由于高温和快速冷却的影响，热应力较大，容易开裂。因此，本技术领域亟需一款碳耐磨高韧性模具不锈钢粉末。
3、为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种增材制造模具钢及其制备方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种增材制造模具钢及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
3、一种增材制造不锈钢粉末，按照重量百分比组分如下：c：0.3%~0.5%，cr：12.0%~14.0%，mo：0.4%~1.2%，si：0.05%~0.2%，mn：0.2%~0.5%，ni：0.2%~0.5%，v：0%~0.08%，nb：0%~0.08%，p＜0.02%，s＜0.02%，余量为fe和不可避免杂质。
4、一种增材制造模具钢的制备方法，包括以下步骤：
5、步骤一：采用气雾化工艺或旋转电极工艺制备得到所述的不锈钢粉末；
6、步骤二：将不锈钢粉末进行增材制造，得到金属成型构件；增材制造的工艺参数：激光功率为220~470w，扫描速率为500~1000mm/s，扫描间距为50~150μm，铺粉层厚为30~100μm，层间扫描路径呈67°夹角，基板预热温度为80~200℃；
7、步骤三：将金属成型构件进行去应力处理、后处理，得到模具钢。
8、较为优化地，步骤一中，所述不锈钢粉末的粒径为15~53μm，封装密度为3.9~4.5g/cm3，振实密度为4.7~5.2g/cm3，霍尔流速12~17s/50g。
9、较为优化地，步骤一中，气雾化工艺过程为：将各元素按照配比混合，通过电磁搅拌使各元素均匀分布，得到金属液；再以10-12mpa的氩气对金属液进行高速冲击，金属液被分散并雾化，随后雾化后的金属液在特定的冷却环境中迅速冷却凝固，形成粉末颗粒；
10、旋转电极工艺过程：将各元素按照配比混合，通过一系列科学的制备工艺，得到金属棒；随后将金属棒按照10000-12000r/min速度旋转，利用电弧加热技术对金属棒的端部进行集中加热，使金属棒端部的金属材料逐渐升温并达到熔点而熔化，随着金属棒持续高速旋转，已熔化的金属在强大离心力的作用下，从金属棒端部脱离并被高速甩出，形成液滴，最终冷却后形成粉末颗粒。
11、较为优化地，步骤三中，去应力处理具体为：当金属成型构件达到30mm或者金属成型构件重量达到3kg时，暂停打印进行加温去应力，采用原位激光加热去应力或者连同基板拆下放入热处理炉内加热去应力，加热温度250℃~500℃，加热时间1~6h。
12、较为优化地，步骤三中，后处理包括固溶处理、深冷处理和回火处理中的一种、两种或三种的组合。
13、较为优化地，所述固溶处理的温度为980~1040℃，固溶处理的保温时间为0.5~1h，固溶处理的冷却速率为2~50℃/s，固溶处理的冷却方式为高压气淬。
14、较为优化地，所述深冷处理的温度为-196~-120℃，深冷处理的保温时间为0.5~3h，深冷处理的回温方式为置于室温下10~60min。
15、较为优化地，所述回火处理的温度为250~650℃，回火处理的保温时间为0.5~7h。
16、本发明的有益效果：
17、本发明提供了一种增材制造模具钢及其制备方法，考虑目前增材制造模具钢存在的不足，在420钢的基础上，优化了合金钢的化学成分，并明确了相应的增材制造方法和后续热处理工艺，调控出柔性化的强韧性配比，再满足高硬度与高耐磨的同时还能保证较高的冲击韧性，解决了目前3d打印模具钢无法兼顾高硬度与高韧性的问题，为增材制造模具的稳定制造和规模应用提供技术支撑。
18、与现有技术相比，本发明具有以下特点：
19、1、本发明通过降低si含量，大幅度提高了导热性，减少打印过程工件温度梯度，减少热应力，降低开裂风险。
20、2、本发明通过增加适量的nb和v的含量，nb和v为强碳化物形成元素，从而减少固溶在基体内的c元素，避免打印硬度过高并降低打印后工件的残余应力，进一步降低开裂风险。
21、3、本发明通过增加适量的nb和v的含量，形成纳米析出相钉扎在晶界上，阻止晶粒长大，起到细晶强化作用，提高强度与韧性。
22、4、本发明在增材制造过程引入去应力步骤，当中金属成型构件达到30mm或者金属成型构件重量达到3kg时暂停打印进行加温去应力，采用原位激光加热去应力或者连同基板拆下放入热处理炉内加热去应力，加热温度250℃-500℃，加热时间1-6h。避免工件因为打印过程内应力累积到一定从都而引发开裂。
23、5、本发明在热处理过程中引入深冷，有效改善显微组织并提高了冲击韧性。
1.一种增材制造模具钢的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种增材制造模具钢的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述不锈钢粉末的粒径为15~53μm，封装密度为3.9~4.5g/cm3，振实密度为4.7~5.2g/cm3，霍尔流速12~17s/50g。
3.根据权利要求1所述的一种增材制造模具钢的制备方法，其特征在于：步骤一中，气雾化工艺过程为：将各元素按照配比混合，通过电磁搅拌使各元素均匀分布，得到金属液；再以10-12mpa的氩气对金属液进行高速冲击，金属液被分散并雾化，随后雾化后的金属液在特定的冷却环境中迅速冷却凝固，形成粉末颗粒；
4.根据权利要求1所述的一种增材制造模具钢的制备方法，其特征在于：步骤三中，去应力处理具体为：当金属成型构件达到30mm或者金属成型构件重量达到3kg时，暂停打印进行加温去应力，采用原位激光加热去应力或者连同基板拆下放入热处理炉内加热去应力，加热温度250℃~500℃，加热时间1~6h。
5.根据权利要求1所述的一种增材制造模具钢的制备方法，其特征在于：步骤三中，后处理包括固溶处理、深冷处理和回火处理中的一种、两种或三种的组合。
6.根据权利要求5所述的一种增材制造模具钢的制备方法，其特征在于：所述固溶处理的温度为980~1040℃，固溶处理的保温时间为0.5~1h，固溶处理的冷却速率为2~50℃/s，固溶处理的冷却方式为高压气淬。
7.根据权利要求5所述的一种增材制造模具钢的制备方法，其特征在于：所述深冷处理的温度为-196~-120℃，深冷处理的保温时间为0.5~3h，深冷处理的回温方式为置于室温下10~60min。
8.根据权利要求5所述的一种增材制造模具钢的制备方法，其特征在于：所述回火处理的温度为250~650℃，回火处理的保温时间为0.5~7h。
9.权利要求1~8任意一项所述制备方法制备得到的模具钢在模具中的应用。