本发明涉及一种齿轮箱，具体涉及一种船舶用齿轮箱。
背景技术：
为了促进我国民用、军用船舶设计、制造的综合水平，近几年国家相关部门大力支持船舶及其关键配套件的设计与生产，大大促进了船舶关键配套件市场的发展，尽管如此，目前我国采用的船舶用齿轮箱技术仍然是20世纪六七十年代从国外引进的，自主研发能力较薄弱，与世界先进水平还有一定的差距，我国船舶生产中船舶用齿轮箱的国产配套率非常低，尤其是大功率船用齿轮箱，至今仍主要依赖进口，经常出现“船等机”的严重现象；
船用齿轮箱是各种船舶必备的减速机构和推进系统之一，其综合质量直接关系到船舶的整体性能，船用齿轮箱必须在满足长寿命和高可靠性的同时，尽可能减少重量、提高抗冲击性能等，研发一种能克服上述缺陷的船舶用齿轮箱成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种船舶用齿轮箱，该齿轮箱高强度、硬度，耐磨性、耐蚀性和抗氧化能力好，屈服强度和抗拉强度高且该其加工方法简单，成本低，成型性好。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种船舶用齿轮箱，该齿轮箱箱体按质量百分比计包括以下组分：C：0.20-0.23%，Si：3-5%，Fe：0.6-0.8%，Mg：5-7%，Zn：0.5-0.8%，Mn：0.1-0.3%，Cr：0.4-0.6%，Ti：0.08-0.13%，Ni：0.8-1.0%，Nb：0.02-0.04%，V：0.01-0.03%，Cu≤0.2%，P≤0.03%，S≤0.02%，稀土：0.01-0.04%，余量为Al；
稀土的组分按质量百分比化学成分为：La：18-23%，Sc：11-13%，Y：15-17%，Sm：20-22%；Nd：18-21%，Ce：5-8%，Gd：8-12%，以上各组分之和为100%；
所述船舶用齿轮箱箱体按以下步骤制备：
（1）以型砂和芯砂为造型材料制成船舶用齿轮箱箱体模具，在制作铸型前，先对造型材料中的型砂置于烘炉中进行烘干；
（2）将船舶用齿轮箱箱体的各成分加热熔炼，待全部熔化后得到原料液，温度升至650-720℃保温20-30min，然后升至750-780℃，并采用旋转式除气机使用纯净氩气进行精炼除气，除气后向原料液中加入Al-10Sr及Na盐混合的变质剂进行变质处理；
（3）将变质处理后的原料液注入步骤（1）中成型的模具中，模具两边设置直浇道及分散的内浇道，浇注时一边先浇注，待原料液约布满模具一半时，两边同时注入，实现由下而上的顺序凝固，由于铸件大，这样可以缩短原料液充型时间，减少流程，开直浇道及分散内浇道，减轻局部过热现象，然后经空冷后脱模制得船舶用齿轮箱箱体毛坯；
（4）对于步骤（3）中的船舶用齿轮箱箱体毛坯在300-350℃下加热，然后以20－26℃/h的速度冷却到175℃时保温1.5-2h，然后空冷至室温；
（5）对船舶用齿轮箱箱体毛坯进行强力喷丸处；
（6）将箱体毛坯放置粗切齿槽机床上加工齿槽进行粗铣削齿形工序；
（7）将步骤（6）中的船舶用齿轮箱箱体毛坯在320-370℃下加热，然后以15－20℃/h的速度冷却到205℃时保温1-2h，然后空冷至室温；
（8）将冷却至室温的船舶用齿轮箱箱体毛坯加热至150-190℃，然后进行渗碳处理，该渗碳处理在氧浓度低于大气中的氧浓度的环境中，对船舶用齿轮箱箱体毛坯进行加热至表面形成渗碳层；
（9）对渗碳后的船舶用齿轮箱箱体毛坯进行渗氮处理，将船舶用齿轮箱箱体毛坯送至密闭容器中并通入氮气，先将加热至280-330℃保持1h，然后加热至410℃保温5-7h，最后加热至540℃保温1.5-2h，然后炉冷至180℃再空冷至室温；
（10）对步骤（9）中的船舶用齿轮箱箱体毛坯进行调质热处理，将经过调质热处理后的船舶用齿轮箱箱体毛坯放置在车床上进行精车削工序，并进行精铣削齿形工序得到船舶用齿轮箱箱体成品；
（11）对得到的成品进行X射线探伤，检验合格的包装入库。
本发明中箱体的组分中，添加有Si它可以改善合金的铸造性能，硅与铝能组成固溶体，硅与铝形成共晶体，提高合金的高温性，减少收缩率，无热裂倾向；Cu能提高合金的流动性，抗拉强度和硬度；Mg可提高强度和屈服极限，提高了合金的切削加工性，含镁在-----时具有优良的耐腐蚀性；Zn在合金中能提高流动性，增加热脆性，但是会降低耐腐蚀性，将Zn控制在---可以严格控制耐腐蚀性，同时具有良好的铸造性能和机械性能，切削加工也比较好；Fe算是合金中的有害元素，Al-Si-Fe的片状或针状组织存在于合金中，它会降低机械性能，使得合金的流动性减低，热裂性增大，但是合金对模具的粘附作用十分强烈，当Fe含量在0.6%以下时尤为强烈，在超过0.6%后，粘模现象便大为减轻，故本发明将Fe严格控制在0.6-0.8%，对压铸有好处；Mn在合金中能减少铁的有害影响，使得合金中由铁形成的片状和针状组织变为细密的晶体组织，严格控制Mn的范围为----因为过高的Mn含量会引起偏析；Ni在合金中能提高合金的强度和硬度，Ni和铁的作用一样，严格控制Ni的含量有利铸件经抛光后能获得光洁的表面；加入---的Ti能显著细化铝合金的晶粒组织，提高合金的机械性能，降低合金的热裂倾向。
本发明进一步限定的技术方案为：
前述船舶用齿轮箱中，步骤（10）中进行的调质热处理，调质热处理的具体操作为：采用正火和回火相结合，一次正火+两次回火，第一次回火温度大于第二次回火温度；正火：正火温度450℃，到温后保温10min；第一次回火：采用分段加热，第一段加热温度为240℃，到温后保温15min，第二段加热温度为450℃，到温后保温9min，然后空冷至室温后进行第二次回火；加热到540℃，到温后保温15min。
前述船舶用齿轮箱中，该齿轮箱箱体按质量百分比计包括以下组分：C：0.20%，Si：3%， Fe：0.6%，Mg：5%，Zn：0.5%，Mn：0.1%，Cr：0.4%，Ti：0.08%，Ni：0.8%，Nb：0.02%，V：0.01%，Cu≤0.2%，P≤0.03%，S≤0.02%，稀土：0.01%，余量为Al；
稀土的组分按质量百分比化学成分为：La：18%，Sc：12%，Y：15%，Sm：21%；Nd：18%，Ce：5%，Gd：11%，以上各组分之和为100%。
前述船舶用齿轮箱中，该齿轮箱箱体按质量百分比计包括以下组分：C：0.23%，Si：5%， Fe：0.8%，Mg：7%，Zn：0.8%，Mn：0.3%，Cr：0.6%，Ti：0.13%，Ni：1.0%，Nb：0.04%，V：0.03%，Cu≤0.2%，P≤0.03%，S≤0.02%，稀土：0.04%，余量为Al；
稀土的组分按质量百分比化学成分为：La：22%，Sc：11%，Y：15%，Sm：20%；Nd：18%，Ce：6%，Gd：8%，以上各组分之和为100%。
前述船舶用齿轮箱中，该齿轮箱箱体按质量百分比计包括以下组分：C：0.21%，Si：4%， Fe：0.7%，Mg：6%，Zn：0.6%，Mn：0.2%，Cr：0.5%，Ti：0.09%，Ni：0.9%，Nb：0.03%，V：0.02%，Cu≤0.2%，P≤0.03%，S≤0.02%，稀土：0.03%，余量为Al；
稀土的组分按质量百分比化学成分为：La：19%，Sc：13%，Y：16%，Sm：20%；Nd：18%，Ce：5%，Gd：9%，以上各组分之和为100%。
本发明的有益效果是：
该箱体的成份中没有添加大量的合金，降低了成本，选择性的加入微量合金元素Cr、Nb以及V；Cr的加入主要是增加了淬透性，显著提高强度、硬度和耐磨性，也增加了制备出的箱体的耐蚀性和抗氧化能力；
Nb与C的亲和力比较大，Nb加入后优先于C结合生成碳化铌（NbC），有效防止晶间腐蚀；
Nb、V的加入有一下优点a、在熔炼时加热温度的提高及保温时间的延长，奥氏体晶粒越来越大时形成碳、氮化物弥散的小颗粒对奥氏体晶界起固定作用，阻止奥氏体晶粒长大，提高箱体的粗化温度；b、在生产进行中温度逐渐降低时，Nb、V的碳、氮化物在奥氏体中的溶度积减小，加之形变诱导析出的作用，其碳、氮化物在奥氏体向铁素体转变之前弥散析出，成为铁素体的形核剂，使铁素体在较小的过冷度下大量形成，不易长大，从而细化了铁素体晶粒，提高屈服强度和抗拉强度。
本发明箱体中添加了镧系稀土，由于以上稀土元素的金属原子半径比铁的原子半径大，很容易填补在其晶粒及缺陷中，并生成能阻碍晶粒继续生长的膜，从而使晶粒细化而提高性能，同时，稀土元素易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合物，可以起到净化的效果。
粗铣削齿形后再毛坯进行调质处理，可以提高毛坯的整体机械性能控制好热处理变形量，可以提高毛坯的加工效率和加工质量，采用二次退火，有效的去除应力。
采用强力喷丸处理，提高疲劳强度，特别是提高表层硬化部件的缺口区域的弯曲疲劳强度和扭转疲劳强度；也可以表面振动磨损和摩擦腐蚀，改善磨损强度；改善针对应力裂缝腐蚀和振动裂缝腐蚀的抗腐蚀性。
本发明还加入了Al-10Sr及Na盐混合的变质剂，没有采用Sr单独变质的方案，采用混合的变质剂变质的伸长率最高，抗拉强度较好，力学性能Sr单独变质处理相比大大提高。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种船舶用齿轮箱，该齿轮箱箱体按质量百分比计包括以下组分：C：0.20%，Si：3%，Fe：0.6%，Mg：5%，Zn：0.5%，Mn：0.1%，Cr：0.4%，Ti：0.08%，Ni：0.8%，Nb：0.02%，V：0.01%，Cu≤0.2%，P≤0.03%，S≤0.02%，稀土：0.01%，余量为Al；
稀土的组分按质量百分比化学成分为：La：18%，Sc：12%，Y：15%，Sm：21%；Nd：18%，Ce：5%，Gd：11%，以上各组分之和为100%；
船舶用齿轮箱箱体按以下步骤制备：
（1）以型砂和芯砂为造型材料制成船舶用齿轮箱箱体模具，在制作铸型前，先对造型材料中的型砂置于烘炉中进行烘干；
（2）将船舶用齿轮箱箱体的各成分加热熔炼，待全部熔化后得到原料液，温度升至650℃保温20min，然后升至750℃，并采用旋转式除气机使用纯净氩气进行精炼除气，除气后向原料液中加入Al-10Sr及Na盐混合的变质剂进行变质处理；
（3）将变质处理后的原料液注入步骤（1）中成型的模具中，模具两边设置直浇道及分散的内浇道，浇注时一边先浇注，待原料液约布满模具一半时，两边同时注入，然后经空冷后脱模制得船舶用齿轮箱箱体毛坯；
（4）对于步骤（3）中的船舶用齿轮箱箱体毛坯在300℃下加热，然后以20℃/h的速度冷却到175℃时保温1.5h，然后空冷至室温；
（5）对船舶用齿轮箱箱体毛坯进行强力喷丸处；
（6）将箱体毛坯放置粗切齿槽机床上加工齿槽进行粗铣削齿形工序；
（7）将步骤（6）中的船舶用齿轮箱箱体毛坯在320℃下加热，然后以15℃/h的速度冷却到205℃时保温1h，然后空冷至室温；
（8）将冷却至室温的船舶用齿轮箱箱体毛坯加热至150℃，然后进行渗碳处理，该渗碳处理在氧浓度低于大气中的氧浓度的环境中，对船舶用齿轮箱箱体毛坯进行加热至表面形成渗碳层；
（9）对渗碳后的船舶用齿轮箱箱体毛坯进行渗氮处理，将船舶用齿轮箱箱体毛坯送至密闭容器中并通入氮气，先将加热至280℃保持1h，然后加热至410℃保温5h，最后加热至540℃保温1.5h，然后炉冷至180℃再空冷至室温；
（10）对步骤（9）中的船舶用齿轮箱箱体毛坯进行调质热处理，将经过调质热处理后的船舶用齿轮箱箱体毛坯放置在车床上进行精车削工序，并进行精铣削齿形工序得到船舶用齿轮箱箱体成品；
调质热处理的具体操作为：采用正火和回火相结合，一次正火+两次回火，第一次回火温度大于第二次回火温度；正火：正火温度450℃，到温后保温10min；第一次回火：采用分段加热，第一段加热温度为240℃，到温后保温15min，第二段加热温度为450℃，到温后保温9min，然后空冷至室温后进行第二次回火；加热到540℃，到温后保温15min；
（11）对得到的成品进行X射线探伤，检验合格的包装入库。
实施例2
本实施例提供一种船舶用齿轮箱，C：0.23%，Si：5%，Fe：0.8%，Mg：7%，Zn：0.8%，Mn：0.3%，Cr：0.6%，Ti：0.13%，Ni：1.0%，Nb：0.04%，V：0.03%，Cu≤0.2%，P≤0.03%，S≤0.02%，稀土：0.04%，余量为Al；
稀土的组分按质量百分比化学成分为：La：22%，Sc：11%，Y：15%，Sm：20%；Nd：18%，Ce：6%，Gd：8%，以上各组分之和为100%；
船舶用齿轮箱箱体按以下步骤制备：
（1）以型砂和芯砂为造型材料制成船舶用齿轮箱箱体模具，在制作铸型前，先对造型材料中的型砂置于烘炉中进行烘干；
（2）将船舶用齿轮箱箱体的各成分加热熔炼，待全部熔化后得到原料液，温度升至720℃保温230min，然后升至780℃，并采用旋转式除气机使用纯净氩气进行精炼除气，除气后向原料液中加入Al-10Sr及Na盐混合的变质剂进行变质处理；
（3）将变质处理后的原料液注入步骤（1）中成型的模具中，模具两边设置直浇道及分散的内浇道，浇注时一边先浇注，待原料液约布满模具一半时，两边同时注入，然后经空冷后脱模制得船舶用齿轮箱箱体毛坯；
（4）对于步骤（3）中的船舶用齿轮箱箱体毛坯在350℃下加热，然后以26℃/h的速度冷却到175℃时保温2h，然后空冷至室温；
（5）对船舶用齿轮箱箱体毛坯进行强力喷丸处；
（6）将箱体毛坯放置粗切齿槽机床上加工齿槽进行粗铣削齿形工序；
（7）将步骤（6）中的船舶用齿轮箱箱体毛坯在370℃下加热，然后以20℃/h的速度冷却到205℃时保温2h，然后空冷至室温；
（8）将冷却至室温的船舶用齿轮箱箱体毛坯加热至190℃，然后进行渗碳处理，该渗碳处理在氧浓度低于大气中的氧浓度的环境中，对船舶用齿轮箱箱体毛坯进行加热至表面形成渗碳层；
（9）对渗碳后的船舶用齿轮箱箱体毛坯进行渗氮处理，将船舶用齿轮箱箱体毛坯送至密闭容器中并通入氮气，先将加热至330℃保持1h，然后加热至410℃保温7h，最后加热至540℃保温2h，然后炉冷至180℃再空冷至室温；
（10）对步骤（9）中的船舶用齿轮箱箱体毛坯进行调质热处理，将经过调质热处理后的船舶用齿轮箱箱体毛坯放置在车床上进行精车削工序，并进行精铣削齿形工序得到船舶用齿轮箱箱体成品；
调质热处理的具体操作为：采用正火和回火相结合，一次正火+两次回火，第一次回火温度大于第二次回火温度；正火：正火温度450℃，到温后保温10min；第一次回火：采用分段加热，第一段加热温度为240℃，到温后保温15min，第二段加热温度为450℃，到温后保温9min，然后空冷至室温后进行第二次回火；加热到540℃，到温后保温15min；
（11）对得到的成品进行X射线探伤，检验合格的包装入库。
实施例3
本实施例提供一种船舶用齿轮箱，该齿轮箱箱体按质量百分比计包括以下组分：C：0.21%，Si：4%，Fe：0.7%，Mg：6%，Zn：0.6%，Mn：0.2%，Cr：0.5%，Ti：0.09%，Ni：0.9%，Nb：0.03%，V：0.02%，Cu≤0.2%，P≤0.03%，S≤0.02%，稀土：0.03%，余量为Al；
稀土的组分按质量百分比化学成分为：La：19%，Sc：13%，Y：16%，Sm：20%；Nd：18%，Ce：5%，Gd：9%，以上各组分之和为100%；
船舶用齿轮箱箱体按以下步骤制备：
（1）以型砂和芯砂为造型材料制成船舶用齿轮箱箱体模具，在制作铸型前，先对造型材料中的型砂置于烘炉中进行烘干；
（2）将船舶用齿轮箱箱体的各成分加热熔炼，待全部熔化后得到原料液，温度升至690℃保温20-30min，然后升至760℃，并采用旋转式除气机使用纯净氩气进行精炼除气，除气后向原料液中加入Al-10Sr及Na盐混合的变质剂进行变质处理；
（3）将变质处理后的原料液注入步骤（1）中成型的模具中，模具两边设置直浇道及分散的内浇道，浇注时一边先浇注，待原料液约布满模具一半时，两边同时注入，然后经空冷后脱模制得船舶用齿轮箱箱体毛坯；
（4）对于步骤（3）中的船舶用齿轮箱箱体毛坯在330℃下加热，然后以24℃/h的速度冷却到175℃时保温1.8h，然后空冷至室温；
（5）对船舶用齿轮箱箱体毛坯进行强力喷丸处；
（6）将箱体毛坯放置粗切齿槽机床上加工齿槽进行粗铣削齿形工序；
（7）将步骤（6）中的船舶用齿轮箱箱体毛坯在340℃下加热，然后以18℃/h的速度冷却到205℃时保温1.5h，然后空冷至室温；
（8）将冷却至室温的船舶用齿轮箱箱体毛坯加热至170℃，然后进行渗碳处理，该渗碳处理在氧浓度低于大气中的氧浓度的环境中，对船舶用齿轮箱箱体毛坯进行加热至表面形成渗碳层；
（9）对渗碳后的船舶用齿轮箱箱体毛坯进行渗氮处理，将船舶用齿轮箱箱体毛坯送至密闭容器中并通入氮气，先将加热至300℃保持1h，然后加热至410℃保温6h，最后加热至540℃保温1.8h，然后炉冷至180℃再空冷至室温；
（10）对步骤（9）中的船舶用齿轮箱箱体毛坯进行调质热处理，将经过调质热处理后的船舶用齿轮箱箱体毛坯放置在车床上进行精车削工序，并进行精铣削齿形工序得到船舶用齿轮箱箱体成品；
调质热处理的具体操作为：采用正火和回火相结合，一次正火+两次回火，第一次回火温度大于第二次回火温度；正火：正火温度450℃，到温后保温10min；第一次回火：采用分段加热，第一段加热温度为240℃，到温后保温15min，第二段加热温度为450℃，到温后保温9min，然后空冷至室温后进行第二次回火；加热到540℃，到温后保温15min；
（11）对得到的成品进行X射线探伤，检验合格的包装入库。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。