船舶设备用合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种船舶设备技术领域，具体涉及一种船舶设备用合金材料及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在大型船舶上，用于船舶的发动机、螺栓等动力件和固定件的合金材料起到 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，如果船舶设备用合金材料的强度低、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，目前船舶用船舶设备用合金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，不易开裂、折断的船舶设备用合金材料。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种船舶设备用合金材 料，该船舶设备用合金材料由以下重量百分比的各组分制备而成：碳0. 20-0. 40 %，硅 0? 15-0. 45 %，锰 0? 25-0. 95 %，磷 0? 005-0. 055 %，硫 0? 005-0. 055 %，铬 0? 60-1. 30 %，钥 0? 15-0. 35%，稀土 0? 005-0. 015%，余量为铁。
[0006] 作为优选，该船舶设备用合金材料由以下重量百分比的各组分制备而成：碳 0? 20-0. 40 %，硅 0? 15-0. 45 %，锰 0? 25-0. 95 %，磷 0? 005-0. 045 %，硫 0? 005-0. 045 %，铬 0? 60-1. 30%，钥 0? 15-0. 35%，稀土 0? 005-0. 015%，余量为铁。
[0007] 作为进一步优选，该船舶设备用合金材料由以下重量百分比的各组分制备而 成：碳 0? 25 %，硅 0? 43 %，锰 0? 85 %，磷 0? 045 %，硫 0? 045 %，铬L25 %，钥 0? 32 %，稀土 0.010%，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。
[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。
[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。
[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。
[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。
[0014] 稀土：加入适量的稀土元素，有良好的脱氧去硫作用，可以提高冲击韧性特别是低 温韧性，改善各向异性性能；稀土元素也可以提高钢的抗氧化性和耐蚀性。抗氧化性的效果 超过硅、铝、钛等元素。它能改善钢的流动性，减少非金属夹杂，使钢组织致密、纯净。
[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船舶设备用合金材料的制备方法，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1150-1350°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1000-1100°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500-700°C，降温速度为60-80°C/ min，第二阶段降至常温，降温速度为110-135°C;
[0020] (4)将降温至室温的合金锭于750-900°C的淬火炉中保温1-3小时后进行水淬火 至260-320°C，然后水淬火至95-125°C;
[0021] (5)将淬火后的合金锭在于540-680°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、打磨成所需要的船舶设备用合金材料。
[0023] 本发明的优点和有益效果：
[0024] 1.本发明的船舶设备用合金材料，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205-320之 间（IS06506-1 (1999)，+QT);屈服强度达到460MPa以上；抗拉强度达到690MPa以上 (1306892(1998)，+0!'，20°〇;伸长率12%以上，断面收缩率50%以上；因此具有良好的机 械性能，适用于制造大型船舶上发动机上的气缸连杆、固定电机的地脚螺栓等，不易开裂、 不易折断，使用寿命长。
[0025] 2.本法的船舶设备用合金材料制备方法简单，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1150_1350°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1000-1100°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500-700°C，降温速度为60-80°C/ min，第二阶段降至常温，降温速度为110-135°C;
[0032] (4)将降温至室温的合金锭于750-900°C的淬火炉中保温1-3小时后进行水淬火 至260-320°C，然后水淬火至95-125°C;
[0033] (5)将淬火后的合金锭在于540-680°C中保温2-3小时回火处理，然后冷却室温；
[0034] (6)将冷却室温的合金定车削加工、打磨成所需要的船舶设备用合金材料。
[0035] 表1实施例1-3各原料用量
[0036]
[0037] 常温下实施例1-3所得试样各机械性能检测数据见表2 :
[0038] 表2实施例1-3所得试样各机械性能检测数
[0039]
[0040] 从上表可知，本发明制备的船舶设备用合金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、地脚螺栓等工件的制备。
【主权项】
1. 一种船舶设备用合金材料，其特征在于：该船舶设备用合金材料由以下重量百分比 的各组分制备而成：碳 〇? 20-0. 40%，硅 0? 15-0. 45%，锰 0? 25-0. 95%，磷 0? 005-0. 055%， 硫 0? 005-0. 055%，铬 0? 60-1. 30%，钥 0? 15-0. 35%，稀土 0? 005-0. 015%，余量为铁。2. 根据权利要求1所述的船舶设备用合金材料，其特征在于：该船舶设备用合 金材料由以下重量百分比的各组分制备而成：碳0.20-0. 40 %，硅0. 15-0. 45%，锰 0? 25-0. 95 %，磷 0? 005-0. 045 %，硫 0? 005-0. 045 %，铬 0? 60-1. 30 %，钥 0? 15-0. 35 %，稀土 0? 005-0. 015%，余量为铁。3. 根据权利要求2所述的船舶设备用合金材料，其特征在于：该船舶设备用合金材 料由以下重量百分比的各组分制备而成：碳〇. 25 %，硅0. 43 %，锰0. 85 %，磷0. 045 %，硫 0? 045%，铬 L 25%，钥 0? 32%，稀土 0? 010%，余量为铁。4. 一种船舶设备用合金材料的制备方法，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1150-1350°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1000-1100°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500-700°C，降温速度为60-80°C /min， 第二阶段降至常温，降温速度为ll〇_135°C ; (4) 将降温至室温的合金锭于750-900°C的淬火炉中保温1-3小时后进行水淬火至 260-320°C，然后水淬火至 95-125°C ; (5) 将淬火后的合金锭在于540-680°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、打磨成所需要的船舶设备用合金材料。
【专利摘要】本发明公开一种船舶设备用合金材料及其制备方法，该船舶设备用合金材料由以下重量百分比的各组分制备而成：碳0.20-0.40％，硅0.15-0.45％，锰0.25-0.95％，磷0.005-0.055％，硫0.005-0.055％，铬0.60-1.30％，钼0.15-0.35％，稀土0.005-0.015％，余量为铁。本发明的船舶设备用合金材料，制备出的产品具有高的强度和硬度，HB硬度达到205-320；屈服强度达到460MPa以上；抗拉强度达到690MPa以上；伸长率12％以上，断面收缩率50％以上；具有良好的机械性能，适用于制造大型船舶上发动机上的气缸连杆、固定电机的地脚螺栓等。
【IPC分类】C22C38/60, C22C38/22
【公开号】CN105088100
【申请号】CN201410219671
【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