一种半潜船结构材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种半潜船结构材料及其制备方法，原料成分及其质量百分比为：C、0.20%~0.30%，Mn、0.35%~0.65%，P、0.04%~0.05%，Y、0.03%~0.05%，Si、1.4%~1.7%，Cr、8.0%~10.0%，Ni、8.0%~11.0%，Mo、0.90%~1.20%，W、3.0%~4.0%，V、0.20%~0.30%，Ta、0.02%~0.04%，Ho、0.10%~0.30%，Lu、0.10%~0.30%，其余为Fe；在真空条件下烧结金属原料、非金属原料，在650℃回火，冷却得到半潜船结构材料轧制板坯成品，本发明专利技术所制产品具有良好的抗磁、抗海水腐蚀、耐压、耐冲撞的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铁基合金领域，具体涉及一种半潜船结构材料以及该结构材料的制备 方法。
技术介绍
半潜船是专门从事无法分割的超大型整体设备、特重特长大件运输的船舶，这些 超大型货物包括无动力的船舶、火车头、预制大型桥梁、石油钻井平台等。半潜船多用于托 运大型钢结构件、海上平台等，也可用于装载集装箱。其工作时，会像潜水艇一样，通过调整 船身压载水量，平稳地将船身甲板潜入水下，只露出船楼建筑。半潜船在工作时，会像潜水 艇一样，通过调整船身压载水量，能够平稳地将一个足球场大小的船身甲板潜入10~30米 深的水下，只露出船楼建筑。 半潜船在工作时，将需要装运的货物，如游艇、潜艇、驳船、钻井平台等，拖拽到已 经潜入水下的装货甲板上方时，启动大型空气压缩机或调载栗，将半潜船身压载水舱的压 载水排出船体，使船身连同甲板上的承载货物一起浮出水面，然后绑扎固定，就可以跨海越 洋将货物运至世界各地的客户手中。 当前，海洋航运进入到一个新的时代，世界各国对航海物流开发的力度不断加大。 半潜船建造复杂，而使用过程更是凶险异常，由于装载的都是成千上万吨重的超大型部件， 稳性差，易受风浪打击。稍有不慎就会造成船毁人亡的严重事故。因此在每个航次前，都必 须用专业软件计算船舶装载运输过程中的各种数据，以控制风险。因此，半潜船的材料创新 是制约半潜船发展的关键，必须进一步选择优良的材质制备半潜船结构材料。
技术实现思路
为了克服上述现有技术不足，本专利技术的目的在于提供一种半潜船结构材料，综合 考虑各成分的成本，优化各成分之间的比例，找到最佳的材料组方，加入稀土金属，制备的 材料抗磁性能优良，抗海水腐蚀、耐压、硬度大、抗冲击性能好，能够有效地解决上述问题。 为了解决上述技术问题，本专利技术采取如下的技术方案： 一种半潜船结构材料，材料成分及其质量百分比为：c、0.20 %~0.30 %，Mn、 0.35%~0.65%，P、0.04%~0.05%，Y、0.03%~0.05%，Si、1.4%~1.7%，Cr、8.0%~ 10.0%，Ni、8.0%~11.0%，Mo、0.90%~1.20%，W、3.0%~4.0%，V、0.20%~0.30%，Ta、 0.02%~0.04%，1^、0.2%~0.6%，其余为卩6。 进一步的，RE包括:Ηο、0·10%~0.30%，Lu、0.10%~0.30%。 进一步的，材料的组分最佳重量百分比如下：C、0.20 %，Μη、0.60 %，P、0.04 %，Y、 0.05%，Si、1.50%，Cr、10.0%，Ni、10.0%，Μο、1.0%，W、3.0%，V、0.30%，Ta、0.03%，Ηο、 0.30%，Lu、0.10%，其余为Fe。 以下，对本专利技术中采用的合金的成分组成的限定理由进行说明，成分组成中涉及 的％指质量％。 c、0.20%~0.30%，C在钢材中可形成固溶体组织、提高钢的强度；形成碳化物组 织，可提高钢的硬度及耐磨性。因此，C在钢材中，含碳量越高，钢的强度、硬度就越高，但塑 性、韧性也会随之降低；反之，含碳量越低，钢的塑性、韧性越高，其强度、硬度也会随之降 低，为适应海洋条件及作业要求效果，本专利技术将半潜船结构材料中C含量规定为0.20 %~ 0.30%，优选为 0.20%。 Mn、0.35%~0.65%梟是一种弱脱氧剂，钢材中添加此，不但有利于钢材的抗蚀 性，而且还能使钢材的强度提高，并能降低热裂纹倾向，改善钢材的抗腐蚀性能和焊接性 能。随着Μη含量增加，钢材强度有所提高，为适应半潜船结构的具体实际的特殊需求，本发 明将Μη含量规定为0.35 %~0.65 %，优选为0.60 %。 Ρ、0.04%~0.05%，磷对提高钢材的抗拉强度有一定的作用，但同时又都增加钢 材的脆性。为适应海洋条件及半潜船结构的特殊需求，本专利技术将Ρ含量规定为0.04 %~ 0.05%，优选为 0.04%。 Υ、0.03%~0.05%，合金中添加钇，增加了合金的位错密度，可以大幅度提高铁铬 铝电热合金循环氧化寿命。为适应海洋条件及半潜船结构的特殊需求，本专利技术将Υ规定为 0.03%~0.05%，优选为0.05%。 Si、1.4%~1.7%，Si可提高钢材的耐热性和耐蚀性，降低韧性和塑性;在钢材中 能降低熔点，改善流动性。为适应海洋条件及半潜船结构的特殊需求，本专利技术将Si含量规定 为1.4%~1.7%，优选为1.50%。 Cr、8.0%~10.0%，Cr在钢材中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低 塑性和韧性。铬又能提高钢材的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是钢材的重要合金元素。为适应 海洋条件及半潜船结构的特殊需求，本专利技术将Cr含量规定为8.0 %~10.0%，优选为 10.0%〇 Ni、8.0%~11.0%，镍在钢材中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀性，提高合金 的焊接性能。为适应海洋条件及半潜船结构的特殊需求，本专利技术将材质中Ni含量规定为 8.0%~11.0%，优选为 10.0%。 Mo、0.90%~1.20%，低含量的Mo能强化铁素体，提高钢的强度和硬度；降低钢的 临界冷却速度，提高钢的淬透性;提高钢的耐热性和高温强度，为适应海洋条件及半潜船结 构的特殊需求，本专利技术将材质中Mo含量规定为0.90%~1.20%，优选为1.0%。 V、0.20%~0.30%，V可增大合金力度、硬度和抗震能力，防止产生颗粒，提高钢铁 微观组织的均匀性，也可提高冶炼过程中回火的稳定性。为适应航海气候条件及作业要求 效果，本专利技术将半潜船结构材料中V含量规定为0.20 %~0.30 %，优选为0.30 %。 W、3.0%~4.0%，钨熔点高，比重大，钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。 为适应海洋条件及半潜船的特殊需求，本专利技术将材料中W含量规定为3.0%~4.0%，优选为 3.0%〇 Ta、0.02%~0.04%，Ta是强碳化物形成元素，Ta的碳化物在高温下十分稳定，只 比钛的碳化物略为逊色。由于Ta具有良好的热强性，因此，Ta在低合金耐热钢和高合金耐热 钢中都获得了广泛的应用，提高了钢的热强性。为适应海洋条件及半潜船的特殊需求，本发 明将合金材料中Ta含量规定为0.02 %~0.04 %，优选为0.03 %。 RE、0.2%~0.6%，稀土元素加入合金中，能够提高合金材料的机械强度和抗腐蚀 性，使合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并 使夹杂相趋于球化。还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有 着明显的影响；稀土金属还能消除磁场及复杂的水文环境对半潜船的不良影响，从而提高 了半潜船的使用寿命；同时在承力相同的条件下，明显减轻结构件重量。为适应海洋条件及 半潜船的特殊需求，本专利技术将材料中RE含量规定为0.20 %~0.60 %，包括，Ho : 0.10 %~ 0.30%儿11:0.10%~0.30%;优选为!1〇:0.30%儿11 :0.10%。在本专利技术中使用的稀土金属含 量较少，但是能够起到很好的消磁和增加合金强度、耐磨性的作用，有利于降低成本。本专利技术的另一个目的，在于提供采用如上所述的合金制作而成半潜船材料的制备 方法，制作步骤如下： 步骤S01、将待熔炼的？611本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半潜船结构材料，其特征在于，所述材料成分及其质量百分比为：C、0.20%~0.30%，Mn、0.35%~0.65%，P、0.04%~0.05%，Y、0.03%~0.05%，Si、1.4%~1.7%，Cr、8.0%~10.0%，Ni、8.0%~11.0%，Mo、0.90%~1.20%，W、3.0%~4.0%，V、0.20%~0.30%，Ta、0.02%~0.04%，RE、0.20%~0.60%，其余为Fe。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小珍，李劲松，吴玮佳，赵飞，
申请(专利权)人：福建海峡西岸知识产权研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35