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