激光3D打印模具钢工艺和力学性能研究进展

刘爽; 王苏东; 郭文强; 许荣玉

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2025.09.04

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专辑

激光3D打印模具钢工艺和力学性能研究进展
Recent Advances in Laser 3D Printing of Die Steels: Processing Techniques and Mechanical Properties
2025年55卷第9期页码：47-58
收稿日期：2024-03-01，

修回日期：2025-04-07，

纸质出版日期：2025-09-20
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.09.04
稿件说明：

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刘爽，王苏东，郭文强，等.激光3D打印模具钢工艺和力学性能研究进展［J］.电焊机，2025，55（9）：47-58. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.09.04.

LIU Shuang, WANG Sudong, GUO Wenqiang, et al.Recent Advances in Laser 3D Printing of Die Steels: Processing Techniques and Mechanical Properties[J].Electric Welding Machine, 2025, 55(9): 47-58. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.09.04.

摘要

激光3D打印技术可实现金属复杂结构一体化成形，显著降低制造时间及成本。本文综述了模具钢激光3D打印工艺和力学性能的最新研究进展，系统总结了模具钢激光3D打印工艺、打印设备、打印材料及力学性能的研究成果。重点分析了激光选区熔化（SLM）工艺成形模具钢的关键技术，并与传统工艺制备的模具钢进行对比。研究表明：激光3D打印技术（SLM/DED）在模具制造中展现出高致密度（>99.5%）、高精度优势，可实现随形冷却流道等复杂结构；等离子旋转电极雾化（PREP）与气雾化（GA）是模具钢粉末主要制备方法；SLM成形的H13钢力学性能与传统锻钢相近，而18Ni300钢经优化热处理后强度显著提升。当前增材制造模具钢的屈服强度、抗冲击及疲劳性能仍存在提升空间，未来需优化热处理工艺并深入研究强韧化机制。

Abstract

Laser 3D printing technology enables the integrated forming of complex metal structures

significantly reducing manufacturing time and cost. This paper reviews recent research advances in 3D printing processes and mechanical properties of die steels

systematically summarizing research outcomes on die steel printing processes

systems

materials

and mechanical performance. Key analysis focuses on selective laser melting (SLM) technology for forming 18Ni300 die steel

with comparative studies against die steel produced by conventional processes. Research indicates that laser 3D printing technologies (SLM/DED) demonstrate advantages of high density (>99.5%) and precision in die manufacturing

enabling complex structures such as conformal cooling channels. Plasma rotating electrode atomization (PREP) and gas atomization (GA) are identified as primary powder preparation methods for die steel. SLM-formed H13 steel exhibits mechanical properties comparable to traditional forged steel

while optimized heat treatment significantly enhances the strength of 18Ni300 steel. Current limitations in yield strength

impact resistance

and fatigue performance of additively manufactured die steels require further improvement. Future work should prioritize optimizing heat treatment processes and in-depth research on strengthening and toughening mechanisms.

关键词

Keywords

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