18Ni300马氏体时效钢广泛应用于航空、航天、船舶、核电等领域,该类型零部件的体积一般较大且结构复杂,传统铸、锻等制造工艺存在生产周期长、材料耗损率高、加工工序多等诸多问题。本文采用3D打印技术制造18Ni300马氏体时效钢(以下命名为3D-M300),与传统工艺制造的18Ni300马氏体时效钢(以下命名为M300)相比较,从而客观评价3D-M300的基本性能;并辅助与时效处理,从而进一步分析时效处理工艺对3D-M300组织与性能的关系规律,具体结论如下:(1)对3D-M300的致密度、粗糙度、微观组织、物相、硬度、拉伸性能、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能进行了系统测试和对比评价。发现3D-M300马氏体时效钢的相对致密度为99.18%,粗糙度为5.760μm,粗糙度是传统加工工艺(电火花线加工)的十三分之一。微观结构呈现半弧形熔池结构,主要由98.03%的马氏体和1.97%奥氏体组成。3D-M300的抗拉强度为1060MPa,弹性模量为115.7GPa,屈服强度为841.3MPa,显微硬度为349.2HV,延伸率为13.4%,与传统制造M300相比,分别提高2%,13.7%,45%,5.6%,306%。相对而言,3D-M300耐摩擦磨损性能和耐腐蚀性能均优于M300。(2)在真空气氛下将3D-M300进行固溶处理(820℃×2h,空冷),随后进行时效处理,时效温度分别为420℃、440℃、460℃、480℃、500℃、550℃,时效时间为4h。时效处理后的组织为马氏体+析出相+残余奥氏体。在500℃时发生马氏体逆转变为奥氏体的现象。与原始3D-M300的试样相比,经过460℃时效后的硬度提高了72.3%,抗拉强度提高了75.5%,弹性模量提高了197.6%,屈服强度提高了112.3%;但延伸率下降了92.8%。拉伸断裂机制均为韧性断裂,断口截面多为韧窝。(3)对时效处理后的3D打印18Ni300马氏体时效钢进行了摩擦磨损性能的评价,数据表明时效处理后的试样的磨损系数和磨损量随着时效温度的增加先降低后升高,试样的磨损机理都是磨粒磨损和氧化磨损。数据对比发现当时效温度为460℃时,试样的耐摩擦性能最好,其中摩擦系数为0.5060,磨损量为0.0048g,与3D-M300相比分别下降26.9%、63.9%。(4)对时效处理后的3D打印18Ni300马氏体时效钢进行了耐蚀性能的测试,通过极化曲线和腐蚀形貌发现与原始3D-M300相比,时效温度为460℃和480℃时材料的耐腐蚀性能得到改善。时效温度为460℃时,自腐蚀电位为-0.608V,自腐蚀电流密度为-7.889A/mm~2,击穿电位为-0.262V;与3D-M300相比自腐蚀电位增加32.7%,自腐蚀电流密度降低0.2%,击穿电位增加16.8%。时效温度为480℃,自腐蚀电位-0.880V,自腐蚀电流密度-7.764A/mm~2,击穿电位-0.258V,与3D-M300相比自腐蚀电位增加2.5%,自腐蚀电流密度降低1.7%,击穿电位增加18%。综合自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和击穿电位,试样在460℃时效时试样的耐腐蚀性能最好。