选区激光熔化技术(Selective laser melting,SLM)是现今最受关注并且发展最为迅速的激光增材制造技术,广泛应用于精密度高、结构复杂的个性化金属零部件的制备。目前,国内外对SLM直接成形工业上广泛使用的低合金钢零部件缺乏系统性研究,对其典型结构特征及热处理工艺的研究较少,尚未推广应用。本课题基于以上现状,重点研究了 SLM成形24CrNiMo合金钢的基础工艺、组织性能调控及后热处理工艺优化,主要得到以下结论:SLM成形24CrNiMo合金钢熔覆层主要分为两个区域:熔池区和热影响区,显微组织主要为回火马氏体和少量残余奥氏体。熔池区可观察到孪晶马氏体和大量θ-Fe3C;热影响区的马氏体板条明显宽化,且在板条间形成块状残余奥氏体。随着激光功率增大、扫描速度降低,熔池体积增大,热影响作用加剧,熔池区和热影响区的显微硬度同步降低;同时,成形合金钢的致密度增加,当激光功率为320 W、扫描速度为750 mm/s时达到最高,为99.93%。当激光功率为320 W、扫描速度为950 mm/s时,成形合金钢的性能最佳,其屈服强度和抗拉强度分别为1252 MPa和1362 MPa,延伸率为16.2%。在合理的激光成形参数下,SLM成形24CrNiMo合金钢的综合力学性能明显优于铸态合金钢。本文采用淬火和等温淬火两种热处理工艺对成形合金钢(激光功率为320 W、扫描速度为950 mm/s)的组织和性能进行优化。不同奥氏体化温度保温后淬火。淬火样品的显微组织为孪晶马氏体,随着奥氏体化温度由800℃提高至1000℃,平均奥氏体晶粒尺寸由5.6 μm增大至18.9μm,且均匀程度明显改善。其中奥氏体化温度为900℃的样品屈服强度和抗拉强度最高,分别为1390 MPa和1987 MPa,但延伸率仅为6.0%,为脆性断裂,1000℃淬火样品的强度有所降低,但延伸率提高至11.9%,转变为准解理断裂。不同温度下等温淬火。等温温度高于Ms点(297℃)时,样品显微组织为上贝氏体和新生马氏体,力学性能与淬火样品相当,但塑性变形能力差,主要表现为脆性断裂。等温温度低于Ms点时,样品显微组织为初生马氏体、下贝氏体、新生马氏体的混合组织,综合力学性能明显提高。对比奥氏体化温度为800℃、等温温度为200℃、等温不同时间样品的组织和性能发现,样品中生成了大量纳米孪晶和纳米碳化物,分别起到界面强化和沉淀强化作用。其中,碳化物主要为η-Fe2C和θ-Fe3C,分别呈90°和60°交错排布。随着等温时间延长,初生马氏体的回火程度增加,下贝氏体增多,碳化物大量析出,新生马氏体减少。等温时间为10s～120s的样品均有具有优异的综合力学性能,抗拉强度均接近1800 MPa,但屈服强度随时间延长由1279 MPa降至715 MPa,屈强比由0.71减小至0.4,说明其塑性变形能力增强,延伸率保持在15%左右,表现为韧性断裂。