[0028] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0029] 本发明的第一种技术方案是，一种增材制造用药芯焊丝，药芯焊丝包括药芯和钢皮，药芯按质量百分比由以下组分组成：锰铁粉2.00％～3.83％，镍粉16.95％～20.85％，铬粉8.35％～11.65％，钼粉1.05％～3.00％，钒铁粉0.90％～1.62％，硼粉0.05％～0.10％，钛铁粉2.16％～10.82％，硅铁粉0.5％～1.5％，铝镁粉0.50％～1.00％，稀土元素
0.80％～1.00％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；钢皮材料为Q235A低碳钢；药芯粉末的填充量为15wt％～20wt％。
[0030] 药芯焊丝中各组分的作用和功能如下：
[0031] 锰铁在焊接过程中脱氧、脱硫，放热并加快反应速度，提高焊缝的强度和硬度，其中锰为奥氏体稳定化元素，使奥氏体相变区移向较低的温度，从而使共析反应在较低的碳浓度和温度下进行，抑制其在较高温度下向多边形铁素体相变；
[0032] 钛作为先期脱氧元素，在堆积金属中能够形成TiO、MnO、MnS、Al2O3的复杂夹杂物，在固态相变时为针状铁素体提供形核核心，增加针状铁素体的含量，降低其韧脆转变温度，同时还能够在焊接过程中起到稳弧的作用，减小焊接过程中的飞溅。由于钛易于熔化，其在熔化过程中发生氧化反应，生成二氧化钛，保护熔敷金属免于氧化；同时，钛与锰等合金元素能够形成复合型氧化物，该类型的夹杂物能够作为针状铁素体的形核质点，促进针状铁素体的形核，即“氧化物冶金”；
[0033] 镍是一种可以在奥氏体中无限固溶，是奥氏体区无限扩大的元素，在焊接冷却过程中可以大大降低奥氏体的转变温度，从而抑制块状先共析铁素体的形成，有利于促进针状铁素体的形成，且较低的相转变温度也可以保证均匀细小的针状铁素体析出，所以，镍是一种可以促进奥氏体含量并且改善成形件韧性的元素；
[0034] 铬对强度的提高有一定的作用，可以使钢在具有氧化性的介质中产生一种与基体组织牢固结合的铬铁氧化物的钝化膜，铬对强度的影响表现为适量的铬元素能提高焊缝金属的强韧性；
[0035] 钼能提高钢的强度、硬度，细化晶粒，防止回火脆性和过热倾向，提高高温强度、蠕变强度及持久强度，且能够推迟先共析铁素体转变而有利于形成贝氏体结构，少量加入即能够大大提高熔敷金属的强度。
[0036] 钒可脱氧、脱氮，提高高温强度，限制加热时晶粒的长大，提高钢的密度，促使晶粒细化，提高机械强度，能够促进碳化物的形成。
[0037] 硼在钢中的作用主要是增加钢的淬透性，从而使钢在回火后的综合性能有所提升，因而能够极大改善由于增材制造的特殊热循环和积累过程造成的力学性能下降问题；
[0038] 硅作为强氧化物形成元素，能够形成氧化物夹杂，作为铁素体非均匀形核质点，改善堆积金属的韧性；
[0039] 铝镁合金混合脱氧的方式，能够有限解决镁粉易燃易爆，影响焊丝工艺性能的问题，使焊接电弧更加平稳，同时镁元素能够促进硅、锰等元素向焊缝金属中的过渡过程，有利于熔滴以喷射过渡的方式进入熔池；
[0040] 稀土元素的加入能够起到变质及净化作用。
[0041] 本发明的第二种技术方案是，一种低合金高强钢制备方法，采用一种增材制造用药芯焊丝制备低合金高强钢，具体实施步骤如下：
[0042] 步骤1：称量锰铁粉2.00％～3.83％，镍粉16.95％～20.85％，铬粉8.35％～11.65％，钼粉1.05％～3.00％，钒铁粉0.90％～1.62％，硼粉0.05％～0.10％，钛铁粉
2.16％～10.82％，硅铁粉0.5％～1.5％，铝镁粉0.50％～1.00％，稀土元素0.80％～
1.00％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；然后将称量好的原料粉末步骤1的烘干具体为将原料粉末置于真空烘干炉中烘干，烘干温度为240℃～260℃，烘干时间为2h～3h；
[0043] 步骤2：首先将Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽并将步骤1得到的药芯粉末填入U型槽中；其次用成型机使U型槽碾压闭合得到粗焊丝；然后用无水乙醇将粗焊丝擦拭干净再进行拉拔成细焊丝；最后用蘸有无水乙醇的棉布擦拭细焊丝上的油污，得到增材制造用药芯焊丝；
[0044] 步骤3：将步骤2得到的药芯焊丝安装于焊接装置中，采用熔化极气体保护焊，采用单道沉积或摆弧沉积，保护气体为90％Ar+10％CO2气体；采用层间自然冷却，层间温度控制在100℃～200℃之间，每层层高2.5mm～4mm；焊制工艺参数为：焊接电流为190A～210A，焊接电压为22V～26V，焊接速度为0.20m/min～0.25m/min；焊制完成后得到低合金高强钢。
[0045] 实施例1
[0046] 步骤1：按质量百分比分别称取锰铁粉2.00％，镍粉20.0％，铬粉9.0％，钼粉1.50％，钒铁粉1.62％，硼粉0.08％，钛铁粉2.16％，硅铁粉1.5％，铝镁粉0.50％，稀土元素
0.90％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
[0047] 步骤2：将步骤1称取的所有原料混合均匀，置于真空烘干炉中烘干，烘干温度为240℃～260℃℃，烘干时间为2h，得到药芯粉末；
[0048] 步骤3：将宽度为7mm、厚度0.3mm的Q235A低碳钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽，将步骤2得到的药芯粉末填入U型槽中，药芯粉末的填充率控制在18wt％，然后用成型机使U型槽碾压闭合，用无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.2mm，用蘸有无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污，得到低合金高强钢电弧增材制造用药芯焊丝；
[0049] 步骤4：采用制得的药芯焊丝进行电弧增材制造，增材制造焊制时采用熔化极气体保护焊，采用单道沉积或摆弧沉积，保护气体为90％Ar+10％CO2气体；制造过程工艺参数为：焊接电流为190～210A，焊接电压为22～26V，焊接速度0.22m/min，层间进行自然冷却，层间温度控制在100～200℃之间，实际测量每层层高为3～4mm；
[0050] 堆积一高约70mm，长约200mm的薄壁零件进行力学性能测试。经测试，成形件的抗拉强度为826Mpa，屈服强度为703Mpa，冲击功为26J，强度达到锻件退火态70％以上，冲击功接近锻件退火态水平，其微观组织如图1所示，微观组织为马氏体+针状铁素体，组织较均匀，具有较好的强韧性；从微观组织及力学性能测试均能说明本发明的低合金高强钢的力学性能优良，适合用于风机叶轮。
[0051] 实施例2
[0052] 步骤1：按质量百分比分别称取锰铁粉3.83％，镍粉16.95％，铬粉11.65％，钼粉2.50％，钒铁粉1.40％，硼粉0.05％，钛铁粉3.90％，硅铁粉1.0％，铝镁粉0.70％，稀土元素
1.0％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
[0053] 步骤2：将步骤1称取的所有原料混合均匀，置于烘干炉中烘干，烘干温度为240℃～260℃，烘干时间为3h，得到药芯粉末；
[0054] 步骤3：将宽度为7mm、厚度0.3mm的Q235A低碳钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽，将步骤2得到的药芯粉末填入U型槽中，药芯粉末的填充率控制在15wt％，然后用成型机使U型槽碾压闭合，用无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.2mm，用蘸有无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污，得到低合金高强钢电弧增材制造用药芯焊丝；
[0055] 步骤4：采用制得的药芯焊丝进行电弧增材制造，增材制造焊制时采用熔化极气体保护焊，采用单道沉积或摆弧沉积，保护气体为90％Ar+10％CO2气体；制造过程工艺参数为：焊接电流为200～220A，焊接电压为21～26V，焊接速度0.25m/min，层间进行自然冷却，层间温度控制在100～200℃之间，实际测量每层层高为2.5～4mm。
[0056] 堆积一高约70mm，长约200mm的薄壁零件进行力学性能测试。经测试，成形件的抗拉强度为766Mpa，屈服强度为589Mpa，冲击功为28J，强度接近退火态锻件70％，冲击功达到退火态锻件水平，其微观组织如图2所示，微观组织为马氏体+针状铁素体，组织较均匀，具有较好的强韧性；从微观组织及力学性能测试均能说明本发明的低合金高强钢的力学性能优良，适合用于风机叶轮。
[0057] 实施例3
[0058] 步骤1：按质量百分比分别称取锰铁粉3.0％，镍粉18.0％，铬粉8.35％，钼粉3.00％，钒铁粉1.30％，硼粉0.10％，钛铁粉5.62％，硅铁粉0.50％，铝镁粉0.85％，稀土元素0.90％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
[0059] 步骤2：将步骤1称取的所有原料混合均匀，置于烘干炉中烘干，烘干温度为240℃～260℃，烘干时间为3h，得到药芯粉末；
[0060] 步骤3：将宽度为7mm、厚度0.3mm的Q235A低碳钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽，将步骤2得到的药芯粉末填入U型槽中，药芯粉末的填充率控制在20wt％，然后用成型机使U型槽碾压闭合，用无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.2mm，用蘸有无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污，得到低合金高强钢电弧增材制造用药芯焊丝；
[0061] 步骤4：采用制得的药芯焊丝进行电弧增材制造，增材制造焊制时采用熔化极气体保护焊，采用单道沉积或摆弧沉积，保护气体为90％Ar+10％CO2气体；制造过程工艺参数为：焊接电流为190～210A，焊接电压为21～24V，焊接速度0.20m/min，层间进行自然冷却，层间温度控制在100～200℃之间，实际测量每层层高为3～4mm。
[0062] 堆积一高约70mm，长约200mm的薄壁零件进行力学性能测试。经测试，成形件的抗拉强度为836Mpa，屈服强度为645Mpa，冲击功为26J，强度达到退火态锻件70％以上，冲击功接近退火态锻件水平，其微观组织如图3所示，微观组织为马氏体+针状铁素体，组织较均匀且细小，具有较好的强韧性；从微观组织及力学性能测试均能说明本发明的低合金高强钢的力学性能优良，适合用于风机叶轮。
[0063] 实施例4
[0064] 步骤1：按质量百分比分别称取锰铁粉2.50％，镍粉20.85％，铬粉10.70％，钼粉1.05％，钒铁粉1.10％，硼粉0.05％，钛铁粉7.35％，硅铁粉1.0％，铝镁粉1.0％，稀土元素
0.8％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
[0065] 步骤2：将步骤1称取的所有原料混合均匀，置于烘干炉中烘干，烘干温度为240℃～260℃，烘干时间为3h，得到药芯粉末；
[0066] 步骤3：将宽度为7mm、厚度0.3mm的Q235A低碳钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽，将步骤2得到的药芯粉末填入U型槽中，药芯粉末的填充率控制在18wt％，然后用成型机使U型槽碾压闭合，用无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.2mm，用蘸有无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污，得到低合金高强钢电弧增材制造用药芯焊丝；
[0067] 步骤4：采用制得的药芯焊丝进行电弧增材制造，增材制造焊制时采用熔化极气体保护焊，采用单道沉积或摆弧沉积，保护气体为90％Ar+10％CO2气体；制造过程工艺参数为：焊接电流为180～210A，焊接电压为22～26V，焊接速度0.23m/min，层间进行自然冷却，层间温度控制在100～200℃之间，实际测量每层层高为3～4mm；
[0068] 堆积一高约70mm，长约200mm的薄壁零件进行力学性能测试。经测试，成形件的抗拉强度为785Mpa，屈服强度为595Mpa，冲击功为30J，强度接近退火态锻件70％左右，冲击功达到退火态锻件水平，其微观组织如图4所示，微观组织为马氏体+针状铁素体，组织较均匀，具有较好的强韧性；从微观组织及力学性能测试均能说明本发明的低合金高强钢的力学性能优良，适合用于风机叶轮。
[0069] 实施例5
[0070] 步骤1：按质量百分比分别称取锰铁粉3.50％，镍粉19.0％，铬粉11.65％，钼粉2.75％，钒铁粉0.92％，硼粉0.08％，钛铁粉10.82％，硅铁粉1.20％，铝镁粉0.85％，稀土元素090％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
[0071] 步骤2：将步骤1称取的所有原料混合均匀，置于烘干炉中烘干，烘干温度为240℃～260℃，烘干时间为3h，得到药芯粉末；
[0072] 步骤3：将宽度为7mm、厚度0.3mm的Q235A低碳钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上，通过成型机的压槽将Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽，将步骤2得到的药芯粉末填入U型槽中，药芯粉末的填充率控制在20wt％，然后用成型机使U型槽碾压闭合，用无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.2mm，用蘸有无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污，得到低合金高强钢电弧增材制造用药芯焊丝；
[0073] 步骤4：采用制得的药芯焊丝进行电弧增材制造，增材制造焊制时采用熔化极气体保护焊，采用单道沉积或摆弧沉积，保护气体为90％Ar+10％CO2气体；制造过程工艺参数为：焊接电流为180～210A，焊接电压为21～24V，焊接速度0.22m/min，层间进行自然冷却，层间温度控制在100～200℃之间，实际测量每层层高为3～4mm。
[0074] 堆积一高约70mm，长约200mm的薄壁零件进行力学性能测试。经测试，成形件的抗拉强度为810Mpa，屈服强度为659Mpa，冲击功为26J，强度达到退火态锻件70％以上，冲击功接近退火态锻件水平，其微观组织如图5所示，微观组织为马氏体+针状铁素体，组织较均匀，具有较好的强韧性；从微观组织及力学性能测试均能说明本发明的低合金高强钢的力学性能优良，适合用于风机叶轮。
