专利名称：一种耐空泡腐蚀硬化铸件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸件，尤其是一种耐空泡腐蚀硬化铸件，属于冶金领域。
背景技术：
海滨电站及船舶上大量使用的海水泵叶轮以及螺旋浆目前大多使用铜质材料，铜螺旋浆及海水泵叶轮的最大问题是耐空泡腐蚀和冲击腐蚀性能差，经常更换。国内螺旋浆及海水泵叶轮材料虽不断更新，从锰黄铜到镍铝青铜、高锰铝青铜、铍钴铝青铜，耐空泡腐蚀性能不断提高，但是提高的幅度不大，高速桨的累积寿命仅200-300小时；我国舰船高速螺旋桨也主要使用高锰铝青铜等铜铸件材料制造，使用寿命短，易发生空泡腐蚀破坏，一般连续使用时间仅200-300小时，要经常更换，不能满足军工需要。
另外，螺旋桨及海水泵叶轮的形状复杂、独特，一般需铸造生产，而沉锭硬化铸件钢的化学成份复杂，铸件元素间的熔点相差较大，铸造易产生偏析，缩孔、疏松等缺陷。
随着舰船主机功率提高和舰船大型化，国外对铜铸件螺旋桨断裂事故的报道亦增多了。尽管铜铸件螺旋桨材料的性能已不断改进，设计时的安全系数也较大，但仍不能完全防止腐蚀疲劳断裂事故。曾经有报道，用铜铸件制做的高速汽艇螺旋桨使用时间不到100小时，就发生严重空蚀，而在海水环境下表现得更严重。
据申请人检索发现，一个美国专利文献，申请号为PCT/US00/05916，涉及一种沉淀硬化的马氏体不锈钢及其组成，成份为，0.005-0.04wt％碳，不大于1.0wt％硅，不大于2.0wt％锰，12.5-17.0wt％铬，3.6-6.0wt％镍，0.1-1.5wt％钼，0.02-0.5wt％钒，一种或两种0.01-0.5wt％稀土元素和0.2-2.0wt％铜，其余为铁和极少量的杂质。该不锈钢具有较好的机械性能，抗疲劳性能和耐腐蚀性能，人工海水空蚀试验表明，其空泡腐蚀失重指标为15g/m2h，但仍然不能满足大主机功率和大型化舰船螺旋桨的要求，或者说仍然要经常更换，不能满足长期使用的需要尤其是军工需要。
发明内容
针对上述问题，本发明开发一种“军民通用”的螺旋桨、海水泵以及叶轮叶片的材料，该材料在海水环境中有优异的耐海水腐蚀性能和耐空泡腐蚀性能，强度高、韧性好。
为了达到以上目的，本发明采用了以下技术方案，一种耐空泡腐蚀硬化铸件，其组成成份及重量百分比为，碳0.02-0.10；硅0.1-1.5；锰0.5-2.5；铬11.0-15.0；镍5.5-8.5；钼1.5-3.0；铜1.5-3.5；铌0.2-0.4；其余为铁。
上述的一种耐空泡腐蚀硬化铸件，其优化处理为，碳0.02-0.10；硅0.1-1.5；锰0.5-2.5；铬11.0-15.0；镍5.5-8.5；钼1.5-3.0；铜1.5-3.5；铌0.2-0.4；铈0-0.15；钛0-0.08；其余为铁。
由于本发明采用了以上技术方案，所以用本发明的耐空泡腐蚀硬化铸件所制作的螺旋桨、海水泵及其叶轮叶片，其耐泡腐蚀失重指标仅为1.0mg/2h，在海水环境中有优异的耐海水腐蚀性能和耐空泡腐蚀性能，强度高、韧性好。可满足大主机功率和大型化舰船螺旋桨的要求，而且还可满足军工的需要。
图1为本发明的工艺流程2为本发明的动电位极化试验图
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例一一、本发明的耐空泡腐蚀硬化铸件的组成成份及重量百分比，具体见下表1表1 耐空泡腐蚀硬化铸件组份表
上述的耐空泡腐蚀硬化铸件，其加工工艺为1)真空感应炉冶炼——真空度为10-3帕；2)浇铸——把经上述真空感应炉冶炼而成的的液体注入模具箱中，采用低温浇铸法浇铸，浇铸温度1330-1360℃；3)热处理A固溶处理——在箱式炉中进行，控温精度±5℃，固溶温度为1000℃至1100℃，保温时间为30-60分钟，采用空冷和水冷；B时效处理——在箱式电阻炉中进行，控温设备为继电器式控温装置，时效温度为500-700℃，时间为2-8小时。
二、本发明的耐空泡腐蚀硬化铸件的性能测试1、力学性能见表2表2 耐空泡腐蚀硬化铸件力学性能表
2、耐空泡腐蚀性能试验参照国标GB6383-86在磁致伸缩机上进行。超声发生器输出电56伏，超声发生器屏极电流170mA，磁化电流6.5A，频率18.9KHz，试验温度为60℃，溶液体积为900ml，试样浸没深度3mm，试样工作面积2.01cm2，试验时间为2h，变幅杆振幅为15μm。试验结果如下表3表3耐空泡腐蚀硬化铸件耐空泡腐蚀性能表
从上表可以看出，耐空泡腐蚀硬化铸件耐空泡腐蚀性能超过镍铝青铜(QA112-8-3-2)的2倍。
3、电化学性能3.1线性极化试验线性极化试验所用试验溶液为3％NaCl，PH值为1.0，试验温度30℃，试验仪器为线性极化试验仪器M283，扫描速度为2mv/s，试验结果见下表4表4 耐空泡腐蚀硬化铸件线性极化试验表
从线性极化试验结果可以看出，本发明的耐空泡腐蚀硬化铸件的极化阻率大大高于高锰铝青铜，其耐海水腐蚀性必然更好。
3.2动电位极化试验极化试验所用试验溶液、试验仪器及条件同上，试验材料为耐空泡腐蚀硬化铸件试样1、耐空泡腐蚀硬化铸件试样2以及高锰铝青铜，扫描速度0.5mv/s，试验前用高纯氮气除氧30分钟，试验结果见附图2。
附图2中1#是试样1，2#是试样2，铜是指高锰铝青铜试样。
从附图2中可以看出，本发明的耐空泡腐蚀硬化铸件有明显的钝化特征，且维钝电流较小，钝化膜击破电位较高，而高锰铝青铜的钝化区则较窄，钝化膜击破电位较本发明的耐空泡腐蚀硬化铸件低420-500mv，可见，本发明的耐空泡腐蚀硬化铸件的耐海水腐蚀性明显优于高锰铝青铜。
实施例二以下是本发明的应用实例1、螺旋桨1.1化学成份碳0.1；硅1.5；锰2.5；铬11.0；镍8.5；钼1.5；铜3.5；铌0.2；其余为铁。
1.2力学性能
1.3耐空泡腐蚀性能
2、高速水泵2.1化学成份碳0.06；硅0.8；锰1.0；铬13.5；镍7.0；钼2.5；铜2.5；铌0.4；其余为铁。
2.2力学性能
2.3耐空泡腐蚀性能
3、叶轮
3.1化学成份碳0.02；硅0.3；锰0.5；铬12.0；镍5.5；钼2.5；铜2.5；铌0.4；其余为铁。
3.2力学性能
3.3耐空泡腐蚀性能
4、叶片4.1化学成份碳0.8；硅0.1；锰1.5；铬15.0；镍6.0；钼3.0；铜2.0；铌0.4；其余为铁。
4.2力学性能
4.3耐空泡腐蚀性能
以上实施例只作对本发明说明之例，并不是对本发明作的限定。本发明还可以有其它的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均属于本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种耐空泡腐蚀硬化铸件，其组成成份及重量百分比为，碳0.02-0.10；硅0.1-1.5；锰0.5-2.5；铬11.0-15.0；镍5.5-8.5；钼1.5-3.0；铜1.5-3.5；铌0.2-0.4；其余为铁。
2.根据权利要求1所述的一种耐空泡腐蚀硬化铸件，其特征在于，各组成成份及重量百分比为，碳0.02-0.10；硅0.1-1.5；锰0.5-2.5；铬11.0-15.0；镍5.5-8.5；钼1.5-3.0；铜1.5-3.5；铌0.2-0.4；铈0-0.15；钛0-0.08；其余为铁。
3.根据权利要求2所述的一种耐空泡腐蚀硬化铸件，其特征在于，各组成成份及重量百分比为，碳0.1；硅1.5；锰2.5；铬11.0；镍8.5；钼1.5；铜3.5；铌0.2；铈0-0.15；钛0-0.08；其余为铁。
4.根据权利要求2所述的一种耐空泡腐蚀硬化铸件，其特征在于，各组成成份及重量百分比为，碳0.06；硅0.8；锰1.0；铬13.5；镍7.0；钼2.5；铜2.5；铌0.4；铈0-0.15；钛0-0.08；其余为铁。
5.根据权利要求2所述的一种耐空泡腐蚀硬化铸件，其特征在于，各组成成份及重量百分比为，碳0.02；硅0.3；锰0.5；铬12.0；镍5.5；钼2.5；铜2.5；铌0.4；铈0-0.15；钛0-0.08；其余为铁。
6.根据权利要求2所述的一种耐空泡腐蚀硬化铸件，其特征在于，各组成成份及重量百分比为，碳0.8；硅0.1；锰1.5；铬15.0；镍6.0；钼3.0；铜2.0；铌0.4；铈0-0.15；钛0-0.08；其余为铁。
全文摘要
本发明涉及一种耐空泡腐蚀硬化铸件，其组成成份及重量百分比为，碳0.02－0.10；硅0.1－1.5；锰0.5－2.5；铬11.0－15.0；镍5.5－8.5；钼1.5－3.0；铜1.5－3.5；铌0.2－0.4；其余为铁。用本发明制作的耐空泡腐蚀硬化铸件如螺旋桨、海水泵以及叶轮叶片，其耐泡腐蚀失重指标仅为1.0mg/2h，在海水环境中有优异的耐海水腐蚀性能和耐空泡腐蚀性能，强度高、韧性好。可满足大主机功率和大型化舰船螺旋桨的要求，而且还可满足军工的需要。
文档编号C22C38/58GK101078093SQ20061004057
公开日2007年11月28日 申请日期2006年5月25日 优先权日2006年5月25日
发明者杜晓良, 杨瑞武, 吴国平, 吴银龙, 李国民, 陈学群 申请人:江苏立新合金实业总公司