金属 3D 打印（如 SLM、DMLS）的零件刚从设备取出时，更像 “带瑕疵的半成品”—— 表面有未熔化的粉末颗粒、层间纹路，内部还藏着肉眼看不见的内应力，直接使用容易出现开裂、磨损快等问题。而打磨和热处理这两项后处理，就像给零件 “做康复训练”，能让性能提升 50% 以上，从 “能用” 变成 “耐用”。

很多用户觉得 “打印完就够了”，忽略后处理，结果零件用几天就坏；也有人盲目打磨导致尺寸超标，或热处理参数错误让零件报废。本文从 “打磨提升外观与耐磨性”“热处理消除应力与增强强度” 两个核心，拆解具体操作方法、材料适配要点和避坑技巧，让你花最少时间，把金属 3D 打印零件的性能拉满。

一、打磨：从 “粗糙半成品” 到 “精密成品”，3 步提升外观与耐磨性

金属 3D 打印零件的表面粗糙度通常在 Ra12.5-25μm（类似砂纸质感），不仅影响美观，还会导致磨损加快（粗糙表面易藏污垢、摩擦系数大）。通过科学打磨，能让表面粗糙度降至 Ra0.8-3.2μm，同时提升耐磨性和密封性。

（一）打磨前准备：选对工具，事半功倍

不同打磨阶段需要不同工具，盲目用粗砂纸会刮伤零件，用细砂纸又效率太低，按 “粗磨→细磨→精磨” 选工具：

• 材料适配提醒：

◦ 钛合金（TC4）：硬度高（HV300-350），选碳化硅砂纸（比普通砂纸耐磨 3 倍），避免砂纸快速磨损；

◦ 不锈钢（316L）：易生锈，打磨时用湿磨（蘸肥皂水），减少金属粉末残留导致的氧化；

◦ 工具推荐：新手用 “手持打磨机”（带调速功能，约 200 元），转速调至 3000-5000 转 / 分钟，比手动打磨效率高 5 倍。

（二）实操步骤：按 “方向 + 力度” 把控，避免尺寸超标

打磨的核心是 “循序渐进”，跳过中间步骤会导致表面不平整，甚至刮伤零件，按以下 3 步操作：

1. 粗磨：快速去除缺陷（关键 10 分钟）

◦ 重点处理支撑残留和表面凸起：用角磨机装 80 目砂轮片，沿零件表面平行方向打磨（别垂直按压，力度轻到 “砂轮片刚好接触零件”），支撑残留处先磨掉根部，再慢慢修平，避免磨伤零件本体；

◦ 注意：粗磨只磨 “多余部分”，比如支撑残留、边缘毛刺，别过度打磨功能面（如安装孔、密封面），否则会导致尺寸偏差（如 φ10mm 的孔，磨成 φ9.8mm 就装不上）；

◦ 案例：不锈钢 316L 齿轮零件，粗磨前表面有 0.3mm 凸起粉末，用 120 目砂轮片磨 5 分钟后，凸起完全去除，表面粗糙度从 Ra25μm 降至 Ra12.5μm。

1. 细磨：消除划痕，细化表面（核心 30 分钟）

◦ 用 240 目砂纸沿粗磨划痕的垂直方向打磨（交叉打磨能更彻底消除划痕），力度比粗磨轻 1/2（如握笔力度），每磨 30 秒清理一次零件表面粉末，观察划痕是否消除；

◦ 划痕消失后，换 400 目砂纸重复操作，再换 600 目砂纸，此时表面粗糙度能降至 Ra3.2-6.3μm，用手摸无明显颗粒感；

◦ 避坑点：打磨曲面零件（如医疗植入物的球形头部）时，用 “海绵砂纸”（柔韧性好，能贴合曲面），别用硬砂纸，否则会磨出平面，影响零件精度。

1. 精磨：提升美观与耐磨性（可选，按需操作）

◦ 若需要镜面效果（如仪器外壳）：用 800 目砂纸湿磨（蘸清水），再换 1200 目砂纸，最后用抛光轮（蘸抛光膏，如氧化铝抛光膏）抛光，转速调至 8000 转 / 分钟，抛光 5-10 分钟，表面粗糙度可达 Ra0.8μm，像镜子一样反光；

◦ 若只需哑光效果（如机械零件）：用 800 目砂纸干磨即可，无需抛光，既能提升耐磨性，又避免镜面易留指纹的问题；

◦ 效果验证：精磨后的钛合金零件，耐磨性提升 40%（摩擦系数从 0.6 降至 0.36），在相同使用频率下，使用寿命从 300 小时延长到 420 小时。

（三）常见错误：这 3 个坑别踩

1. 用粗砂纸直接精磨：80 目砂纸的划痕太深，后续用 1200 目砂纸也无法消除，导致表面坑洼不平；

2. 打磨力度过大：新手怕磨不掉划痕，用力按压砂纸，结果零件尺寸超差（如 10mm 厚的零件，磨成 9.5mm），必须轻力度、多遍数；

3. 不锈钢零件干磨后不清理：干磨产生的不锈钢粉末残留，会导致零件生锈，磨完后必须用酒精棉片擦干净，再涂一层防锈油。

二、热处理：消除内应力，让零件 “更抗造”，4 种工艺适配不同需求

金属 3D 打印是 “局部熔化 - 快速冷却” 的过程，零件内部会产生巨大内应力（如钛合金零件冷却时内应力可达 600MPa，超过材料屈服强度），若不消除，使用中容易开裂、变形。热处理能通过 “加热 - 保温 - 冷却”，释放内应力，同时调整零件的金相组织，提升强度、硬度等性能。

（一）核心热处理工艺：按材料和需求选，别盲目套用

不同金属材料的热处理工艺差异大，选错工艺会导致零件性能下降（如不锈钢过度加热会变软），以下 4 种是最常用的工艺：

1. 去应力退火：消除内应力，防止开裂（通用工艺）

◦ 原理：将零件加热到 “低于相变温度” 的温度，保温一段时间，让内应力缓慢释放，再随炉冷却；

◦ 适配材料：所有金属（钛合金、不锈钢、高温合金），是最基础的热处理工艺；

◦ 参数设置：

◦ 案例：某企业用 SLM 打印的钛合金无人机支架，未热处理前，从 1 米高度跌落有 30% 概率开裂；去应力退火后，跌落开裂率降至 5% 以下。

1. 固溶处理：提升不锈钢的耐腐蚀性（不锈钢专属）

◦ 原理：将不锈钢加热到高温（1050-1150℃），让碳元素充分溶解到基体中，再快速水冷，形成均匀的奥氏体组织，提升耐腐蚀性；

◦ 适用场景：不锈钢零件用于化工、海洋等易腐蚀环境（如管道阀门、水下配件）；

◦ 操作要点：加热时需用惰性气体保护（如氩气），避免不锈钢表面氧化；水冷速度要快（水温≤25℃），否则碳元素会析出，降低耐腐蚀性；

◦ 效果：固溶处理后的 316L 不锈钢，耐盐雾腐蚀能力提升 50%，在 3.5% 盐水中浸泡 1000 小时，腐蚀速率从 0.05mm / 年降至 0.025mm / 年。

1. 时效强化：提升钛合金的强度（钛合金专属）

◦ 原理：钛合金经固溶处理（920-960℃加热后水冷）后，再在低温（450-550℃）下保温，让合金元素（如铝、钒）析出细小的第二相，阻碍位错运动，从而提升强度；

◦ 适用场景：钛合金承重零件（如航空发动机支架、医疗植入物）；

◦ 参数设置：TC4 钛合金先固溶（940℃×1 小时，水冷），再时效（500℃×4 小时，空冷），拉伸强度从 860MPa 提升至 950MPa，屈服强度从 795MPa 提升至 880MPa；

◦ 避坑点：时效温度不能太高（超过 600℃），否则第二相过度长大，反而导致强度下降。

1. 热等静压（HIP）：消除内部孔隙，提升致密度（高端需求）

◦ 原理：将零件放入高压容器，在高温（钛合金 920-980℃，不锈钢 1100-1150℃）和高压（100-150MPa）下保温，让零件内部的微小孔隙（直径≤0.1mm）闭合，致密度从 95%-98% 提升至 99.8% 以上；

◦ 适用场景：航空航天关键零件（如涡轮叶片）、医疗植入物（如人工关节），要求零内部缺陷；

◦ 成本提醒：热等静压设备昂贵（单次处理成本约 500-1000 元 / 件），普通零件无需使用，优先选去应力退火。

（二）热处理操作注意事项：3 个细节决定成败

1. 加热速度要慢：从室温升至目标温度，速度控制在 5-10℃/ 分钟（如钛合金从 25℃升至 700℃，需要 1.5-2 小时），避免零件因温差过大产生新的内应力；

2. 保温时间要足：保温时间按零件厚度计算（如 10mm 厚的零件，保温 2 小时；20mm 厚的零件，保温 4 小时），时间太短，内应力释放不彻底；

3. 冷却方式要对：去应力退火需 “缓冷”（随炉冷却），固溶处理需 “快冷”（水冷），冷却方式错了，不仅达不到效果，还可能导致零件变形（如不锈钢固溶后慢冷，会变软、易生锈）。

三、不同材料的 “打磨 + 热处理” 组合方案：直接套用，少走弯路

钛合金和不锈钢是金属 3D 打印最常用的材料，两者的后处理需求不同，按以下方案操作，能最大化提升性能：

（一）钛合金（TC4）：侧重 “强度 + 耐腐”，适合航空、医疗

1. 打磨方案：

◦ 粗磨：120 目砂轮片去除支撑残留；

◦ 细磨：240 目→400 目→600 目碳化硅砂纸，湿磨（蘸肥皂水），避免粉末飞扬；

◦ 精磨（医疗植入物）：800 目→1200 目砂纸，最后用抛光轮抛光至 Ra0.8μm，提升生物相容性（光滑表面不易滋生细菌）；

1. 热处理方案：

◦ 普通零件：去应力退火（700℃×2 小时，随炉冷却）；

◦ 承重零件：固溶 + 时效（940℃×1 小时水冷 + 500℃×4 小时空冷）；

◦ 高端零件：去应力退火 + 热等静压（950℃×3 小时，120MPa）。

（二）不锈钢（316L）：侧重 “性价比 + 耐腐”，适合工业、日常

1. 打磨方案：

◦ 粗磨：80 目砂轮片磨掉毛刺，角磨机转速 5000 转 / 分钟；

◦ 细磨：240 目→400 目砂纸干磨，再 600 目砂纸湿磨（蘸清水），防止生锈；

◦ 精磨（仪器外壳）：800 目砂纸干磨，无需抛光，保留哑光质感；

1. 热处理方案：

◦ 普通零件：去应力退火（600℃×1.5 小时，随炉冷却）；

◦ 腐蚀环境零件：去应力退火 + 固溶处理（600℃×1.5 小时随炉冷 + 1100℃×1 小时水冷）；

◦ 避坑点：不锈钢别做时效处理，会导致硬度下降、耐腐蚀性变差。

四、避坑总结：新手最容易犯的 4 个错误

1. 零件打印完直接打磨，不清理粉末：表面残留的金属粉末会导致打磨时 “打滑”，还会磨损砂纸，必须先用压缩空气吹掉粉末，再用酒精棉片擦干净；

2. 热处理时零件堆叠放置：零件之间接触会导致加热不均，出现局部应力未释放，必须将零件分开摆放（间距≥5mm），或用耐火材料隔开；

3. 钛合金零件用不锈钢的热处理参数：钛合金的去应力退火温度（650-700℃）比不锈钢（550-600℃）高，用不锈钢参数处理钛合金，内应力释放不彻底；

4. 过度打磨功能面：安装孔、密封面等关键部位，打磨后尺寸偏差不能超过 ±0.05mm，建议用卡尺实时测量，磨到接近设计尺寸时，换细砂纸轻磨，避免超差。

五、总结：后处理的 “核心逻辑”

金属 3D 打印后处理不是 “可选步骤”，而是 “性能保障”—— 打磨解决 “表面问题”（外观、耐磨性），热处理解决 “内部问题”（内应力、强度），两者结合才能让零件达到最佳状态。

新手不用追求 “极致工艺”，先掌握基础的 “去应力退火 + 粗磨 + 细磨”，就能满足 80% 的使用需求；高端场景（如航空、医疗）再逐步尝试时效强化、热等静压、精磨抛光。记住：后处理的目的是 “让零件更适配需求”，不是 “越复杂越好”，科学操作才能既提升性能，又避免浪费时间和成本。

现在就按本文的方法，给你刚打印完的金属零件做一次 “打磨 + 热处理”，你会发现，原本粗糙易裂的零件，会变得光滑、结实，真正发挥金属 3D 打印的价值。