气缸连杆材料及其制备方法

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气缸连杆材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种船舶设备技术领域,具体涉及一种气缸连杆材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前,在大型船舶上,用于发动机上的气缸连杆材料起到非常重要的作用。这是由 于船舶长期在水上航行,在风、雨和台风或海啸天气,船舶颠簸晃动厉害,而且需要气缸连 杆材料需要做多次的往复运动,如果气缸连杆材料的强度低、硬度差很容易开裂、折断,这 将严重影响船舶的航运动力和航运安全。
[0003] 但是,目前船舶用气缸连杆材料往往存在强度低,在长期颠簸、震动、往复运动过 程容易开裂、折断,造成很大的安全隐患。

【发明内容】

[0004] 本发明针对现有技术的上述不足,提供一种抗拉强度、屈服强度、硬度等机械性能 好,综合机械性能理想,不易断裂的气缸连杆材料。
[0005] 为了解决上述技术问题,本发明米用的技术方案为:一种气缸连杆材料,该气 缸连杆材料由以下重量百分比的各组分制备而成:碳0. 25-0. 45 %,硅0. 3-0. 5 %,锰 0? 5-1. 0%,磷彡 0? 055%,S彡 0? 055%,铬I. 0-1. 6%,钥 0? 05-0. 30%,镍 0? 8-1. 6%,余量 为铁。
[0006] 作为优选,该气缸连杆材料由以下重量百分比的各组分制备而成:碳 0? 25-0. 45 %,硅 0? 3-0. 5 %,锰 0? 5-1. 0 %,磷彡 0? 045%,S彡 0? 045 %,铬I. 0-1. 6 %,钥 0? 05-0. 30%,镍 0? 8-1. 6%,余量为铁。
[0007] 作为进一步优选,该气缸连杆材料由以下重量百分比的各组分制备而成:碳 0? 3%,硅 0? 3%,锰 0? 9%,磷彡 0? 045%,S彡 0? 045%,铬I. 1%,钥 0? 25%,镍L05%,余 量为铁
[0008] 本发明上述各元素作用分析如下:
[0009] 碳:碳元素的引入使铁形成固溶体,获得固溶强化,适当的碳量还能形成合金化 合物,在铁碳合金相图中的平衡组织。此外,碳含量的可以提高合金的强度、硬度,但是塑 性和韧性下降;为了综合合金的强度、硬度和塑性、韧性的性能,本发明采用碳含量控制在 0? 25-0. 45 %,优选控制在 0? 30-0. 40 %。
[0010] Si:硅能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度。同时硅还能有效防止材料 的应力腐蚀开裂的倾向。本发明的硅含量控制在〇. 3-0. 5%,优选控制在0. 35-0. 45%。
[0011] 锰:它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性,从而改善钢的热加工性能。其次 还可以改善材料的耐脱锌能力和改善材料的抗应力腐蚀能力。而且,锰和铁形成固溶体,提 高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度;同时又是碳化物形成元素,进入渗碳体中取代一部 分铁原子。本发明的锰含量为0. 5-0. 8%,优选0. 65-0. 75%。
[0012] 铬:铬能增加钢的淬透性并有二次硬化作用,可提高硬度和耐磨性而不使钢变脆; 如果铬含量过低则达不到硬化作用,如果过高又会造成增加淬火敏感性,因此,本发明控制 铬含量为1. 0-1. 6%,优选1. 3-1. 5%。
[0013] 钥:钥能保持钢有比较稳定的硬度,增加对变形、开裂和磨损等的抗力,在渗碳层 中降低碳化物在晶界上形成连续网状的倾向,减少渗碳层中残留奥氏体,相对地增加了表 面层的耐磨性。本发明控制钥含量0. 05-0. 30%。
[0014] 镍:镍在铁合金中可以提高材料的强度,同时对塑性的影响不显著;而且碳和镍 的同时存在可以在保持材料强度的同时,又能使钢的韧性和塑性有所提高。此外,镍还 可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。镍降低钢的低温脆性转变温度,这 对低温用钢有极重要的意义。因此,本发明通过合理配比,在兼顾碳含量的同时,控制镍 0. 8-1. 6%,以达到所需要的机械性能。
[0015] 磷、硫等元素:作为合金材料中不可避免的杂质元素,其含量不能过高,同时,适量 的加入硫可以改善钢的被切削性能;但是硫在钢中偏析严重,容易恶化钢的质量,必须严格 控制其含量;但同时如果有锰的存在可以消弱硫导致的合金脆性增大的风险,同时可以改 善切削性能;磷在钢中固溶强化和冷作硬化作用强,能提高强度和钢的耐大气腐蚀性能,但 降低其冷冲压性能。磷与硫和锰联合使用,能增加钢的被切削性能,增加加工件的表面质 量。磷溶于铁素体,虽然能提高钢的强度和硬度,最大的害处是偏析严重,增加回火脆性,显 著降低钢的塑性和韧性,致使钢在冷加工时容易脆裂,也即所谓"冷脆"现象。因此,本发明 通过合理的配比,在兼顾锰含量的同时,控制磷< 〇. 035%,S< 0. 035%,以达到所需要的 机械性能。
[0016] 本发明还提供一种上述气缸连杆材料的制备方法,制备步骤包括:
[0017] (1)首先将配方比例的各组分原料投入熔炼炉中进行加热至1250~1300°C熔融 得到铁水,同时从熔炼炉底部通入氮气进行保护;
[0018] (2)将铁水冷却至1050-1150°C进行浇注成合金锭;
[0019] (3)浇注完成后进行分段降温:第一阶段降温至450-650°C,降温速度为40-50°C/ min,第二阶段降至常温,降温速度为100-130°C;
[0020] (4)将降温至室温的合金锭于800-850°C的淬火炉中保温2-5小时后进行水淬火 至280-350°C,然后水淬火至110-130°C;
[0021] (5)将淬火后的合金锭在于480_535°C中保温2-3小时回火处理,然后冷却室温;
[0022] (6)将冷却室温的合金定车削加工、打磨成气缸连杆。
[0023] 本发明的优点和有益效果:
[0024] 1.本发明的气缸连杆材料,采用能提高整体机械性能的各种元素配合使用,从而 使得制备出的产品具有高的强度和硬度,HB硬度达到265-320之间(IS06506-1 (1999), +QT);屈服强度达到685MPa以上;抗拉强度达到880MPa以上(IS06892 (1999),+QT,20°C); 冲击强度(IS0148 (1983) 20°C)达到41J以上,因此具有良好的机械性能,适用于大型船舶 上发动机上的气缸连杆,不易开裂、不易折断,使用寿命长。
[0025] 2.本法的气缸连杆材料制备方法简单,工艺步骤少,同时制备出的产品经过淬火 和回火处理,进一步提高最终产品的机械性能,使其更适用于大型船舶等颠簸、震动等恶劣 环境的使用,有效保证使用安全性能。
【具体实施方式】
[0026] 下面通过实施例进一步详细描述本发明,但本发明不仅仅局限于以下实施例。
[0027] 实施例1-3
[0028] 制备方法如下:
[0029] (1)首先将配方比例的各组分原料投入熔炼炉中进行加热至1250~1300°C熔融 得到铁水,同时从熔炼炉底部通入氮气进行保护;
[0030] (2)将铁水冷却至1050-1150°C进行浇注成合金锭;
[0031] (3)浇注完成后进行分段降温:第一阶段降温至450-650°C,降温速度为40-50°C/ min,第二阶段降至常温,降温速度为100-130°C;
[0032] (4)将降温至室温的合金锭于800-850°C的淬火炉中保温2-5小时后进行水淬火 至280-350°C,然后水淬火至110-130°C;
[0033] (5)将淬火后的合金锭在于480_535°C中保温2-3小时回火处理,然后冷却室温;
[0034]
[0035] (6)将冷却室温的合金定车削加工成、打磨成气缸连杆(行业常规技术)。
[0036] 表1实施例1-3各原料用量
[0037]
[0038] 常温下实施例1-3所得试样各机械性能检测数据见表2 :
[0039] 表2实施例1-3所得试样各机械性能检测数
[0040]
[0041] 从上表可知,本发明制备的气缸连杆材料具有良好的机械性能,可适用于大型船 舶等发动机气缸连杆的往复运动。
【主权项】
1. 一种气缸连杆材料,其特征在于:该气缸连杆材料由以下重量百分比的各组分制 备而成:碳 〇? 25-0. 45 %,硅 0? 3-0. 5 %,锰 0? 5-1. O %,磷彡 0? 055 %,S 彡 0? 055 %,铬 1.0 -L 6%,钥 0? 05-0. 30%,镍 0? 8-1. 6%,余量为铁。2. 根据权利要求1所述的气缸连杆材料,其特征在于:该气缸连杆材料由以下重量 百分比的各组分制备而成:碳0. 25-0. 45 %,硅0. 3-0. 5 %,锰0. 5-1. 0 %,磷< 0. 045 %, S 彡 0? 045%,铬 1.0 -L 6%,钥 0? 05-0. 30%,镍 0? 8-1. 6%,余量为铁。3. 根据权利要求2所述的气缸连杆材料,其特征在于:该气缸连杆材料由以下重量 百分比的各组分制备而成:碳0. 3 %,硅0. 3 %,锰0. 9 %,磷彡0. 045 %,S彡0. 045 %,铬 I. 1%,钥0.25%,镍L 05%,余量为铁。4. 一种气缸连杆材料的制备方法,其特征在于:制备步骤包括: (1) 首先将配方比例的各组分原料投入熔炼炉中进行加热至1250~1300°C熔融得到 铁水,同时从熔炼炉底部通入氮气进行保护; (2) 将铁水冷却至1050-1150°C进行浇注成合金锭; (3) 浇注完成后进行分段降温:第一阶段降温至450-650°C,降温速度为40-50°C/min, 第二阶段降至常温,降温速度为100-130°C ; (4) 将降温至室温的合金锭于800-850°C的淬火炉中保温2-5小时后进行水淬火至 280-350°C,然后水淬火至 110_130°C ; (5) 将淬火后的合金锭在于480-535°C中保温2-3小时回火处理,然后冷却室温; (6) 将冷却室温的合金定车削加工、打磨成气缸连杆。
【专利摘要】本发明公开一种气缸连杆材料及其制备方法,其特征在于:该气缸连杆材料由以下重量百分比的各组分制备而成:碳0.25-0.45%,硅0.3-0.5%,锰0.5-1.0%,磷≤0.055%,S≤0.055%,铬1.0-1.6%,钼0.05-0.30%,镍0.8-1.6%,余量为铁。本发明的气缸连杆材料,采用能提高整体机械性能的各种元素配合使用,从而使得制备出的产品具有高的强度和硬度,HB硬度达到265-320;屈服强度达到685MPa以上;抗拉强度达到880MPa以上;冲击强度达到41J以上,因此具有良好的机械性能,适用于大型船舶上发动机上的气缸连杆,不易开裂、不易折断,使用寿命长。
【IPC分类】C22C33/04, C21D6/00, C22C38/60, C22C38/44
【公开号】CN105088099
【申请号】CN201410218620
【发明人】严统达
【申请人】宁波瑞亚紧固件制造有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月22日
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