船舶设备用合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种船舶设备
，具体涉及一种船舶设备用合金材料及其制备方法。
技术介绍
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。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。
技术实现思路
本专利技术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。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：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％，钼0.15-0.35％，稀土0.005-0.015％，余量为铁。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％，钼0.15-0.35％，稀土0.005-0.015％，余量为铁。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1.25％，钼0.32％，稀土0.010％，余量为铁。本专利技术上述各元素作用分析如下: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。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。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。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。钼：钼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。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。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，本专利技术通过合理的配比，在兼顾锰含量的同时，控制磷≤0.035％，S≤0.035％，以达到所需要的机械性能。本专利技术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：(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℃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℃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℃，降温速度为60-80℃/min，第二阶段降至常温，降温速度为110-135℃；(4)将降温至室温的合金锭于750-900℃的淬火炉中保温1-3小时后进行水淬火至260-320℃，然后水淬火至95-125℃；(5)将淬火后的合金锭在于540-680℃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。本专利技术的优点和有益效果：1.本专利技术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(ISO6506-1(1999)，+QT)；屈服强度达到460MPa以上；抗拉强度达到690MPa以上(ISO6892(1998)，+QT，20℃)；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。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。具体实施方式下面通过实施例进一步详细描述本专利技术，但本专利技术不仅仅局限于以下实施例。实施例1-3制备方法如下：(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℃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℃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℃，降温速度为60-80℃/min，第二阶段降至常温，降温速度为110-135℃；(4)将降温至室温的合金锭于750-900℃的淬火炉中保温1-3小时后进行水淬火至260-320℃，然后水淬火至95-125℃；(5)将淬火后的合金锭在于540-680℃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。表1实施例1-3各原料用量常温下实施例1-3所得试样各机械性能检测数据见表2：表2实施例1-3所得试本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。
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％，钼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0.25％，硅0.43％，锰0.85...

【专利技术属性】
技术研发人员：严统达，
申请(专利权)人：宁波瑞亚紧固件制造有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33