一种用于制造舰船可焊结构的高强耐蚀和易加工低磁铸钢，其组成化学成分为：Ｃ：０．０５～０．１５％，Ｃｒ：１０．０～２２．０％，Ｍｎ：３．１～１２．０％，Ｎｉ：２．０～１２．０％，Ｎ：０．１０～０．２８％，其余量为Ｆｅ；可以采用废钢、铬铁、金属锰、电解镍、０Ｃｒ１８Ｎｉ９的回收料为原料，在弱氧化性气氛的中频感应炉等熔炼设备中进行熔炼；采用中频感应炉熔炼时，先加入废钢、电解镍，熔清后再加入铬铁、金属锰，最后加入金属铝进行终脱氧，出钢前５ｍｉｎ加入硅铁、氮化铬铁；出钢温度１５８０～１６５０℃，浇铸温度１５２０～１５８０℃；该低磁铸钢可减少舰船转向、推进系统的维修次数，降低维修成本，提高系统的安全性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低磁铸钢材料
，一种用于制造舰船可焊结构的高强耐蚀和易加工低磁铸钢。
技术介绍
舰船可焊结构件的低磁铸钢件，主要应用于舰船的推进系统、转向系统，可焊结构低磁铸钢件通过焊接与船体相连，因其主要使用环境是海水，所以要求低磁铸钢材料具有优良的耐海水腐蚀性能，较高的强度和抗冲击载荷的能力，同时还应具有优良的铸造工艺性能、焊接性能、机械加工工艺性能。目前舰船可焊结构的低磁铸钢件存在的主要问题(1)917(ZG45Mn17Al3)低磁铸钢材料机械加工硬化严重，加工难度大；(2)917(ZG45Mn17Al3)低磁铸钢焊接时焊接变形大，容易产生高锰蒸汽污染，焊缝部分容易产生气孔和微裂纹，焊接接头性能难以保证；(3)MACR低磁铸钢低磁性能不稳定。这些都严重的影响舰船可焊结构件的使用性能，从而对舰船的安全性构成威胁。目前，国外主要采用Mn-Ni、Mn-Al、Cr-Mn-N、Cr-Ni-Mn-Mo-N等低磁钢系列。前三种低磁钢含锰量高，机加工困难、焊接变形大、焊接接头性能难以保证，后一种低磁钢材料成本高，经济性差。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于制造舰船可焊结构的高强耐蚀和易加工低磁铸钢，使制造舰船的低磁铸造钢结构件与目前使用的917(45Mn17Al3)船体钢结构配套使用，利用该低磁铸钢制作舰船用可焊结构件，能够减少舰船转向、推进系统作业系统维修次数，延长其使用寿命，降低系统的全寿命维修成本，提高系统的安全可靠性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案所述的用于制造舰船可焊结构的高强耐蚀和易加工低磁铸钢，在现有的ZG0Cr18Ni9铸钢基础上，通过以Mn取代部分的Ni，并添加N起强化作用，再加入微量的稀土元素改善其工艺和使用性能；该低磁铸钢采用如下组份比例C0.05～0.15％，Cr10.0～22.0％，Mn3.0～12.0％，Ni2.0～12.0％，N0.10～0.28％，余量为Fe。该铸钢可以采用废钢、铬铁、金属锰、电解镍、0Cr18Ni9的回收料为原料，在弱氧化性气氛中进行熔炼；采用中频感应炉熔炼时，先加入废钢、电解镍，熔清后再加入铬铁、金属锰，最后加入金属铝进行最终脱氧，出钢前5min加入硅铁、氮化铬铁；出钢温度1580～1650℃，浇铸温度1520～1580℃。采用废钢、铬铁、金属锰、电解镍、0Cr18Ni9的回收料为原料，在弱氧化性气氛中进行熔炼，所制得的铸件能够进行固溶热处理；在1030～1080℃的温度下，保温一定时间，水冷。该低磁铸钢可直接浇铸为铸件，也可浇铸为铸锭，用于轧制变形材和锻件制造。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下优越性该低磁铸钢与现用的917钢、MACR钢相比，结晶温度区间窄，液固相温度差28℃，铸造工艺性能良好；固溶处理后综合力学性能好Rp0.2/278～416MPa、Rm/510～660MPa、A/36.9～55.6％、Z/32.3～72.3％、Akv/128～260J；耐海水腐蚀性能优异，在3.5NaCl溶液中腐蚀速率为0.5×10-3～1.6×10-3mm/a，约为现用低磁铸钢ZG45Mn17Al3腐蚀速率的1.0％～2.6％，与1Cr18Ni9Ti不锈钢的腐蚀速率相当；焊接接头力学性能为Rm/545～635MPa，侧弯检查合格。车、钻、刨、铣、镗、插、绞机加工效率分别为1Cr18Ni9Ti不锈钢的76％、75％、70％、52％、68％、63％、75％，机加工工艺性能优良；可完全能够满足舰船用可焊结构件对于材料的要求。该铸钢避免了现用917(ZG45Mn17Al3)低磁铸钢焊接时产生的高锰蒸汽污染、气孔和微裂纹等缺陷；解决了现用MACR低磁铸钢低磁性能不稳定、917(ZG45Mn17Al3)低磁铸钢机械加工困难的问题；相对磁导率低(μr1.0022～1.0241)；在船舶行业有着广阔的应用前景。该专利技术通过以Mn取代部分Ni，并添加N进行强化，再加入微量的稀土元素改善其工艺和使用性能；一方面可节省贵重金属Ni的使用量，降低材料成本；另一方面，通过加入N进行强化，进一步提高强度；第三通过加入微量稀土元素，净化钢液，同时增加非自发形核能力，促进形核，细化晶粒。具体实施例方式一配方C0.05％，Cr10.3％，Mn3.0％，Ni2.0％，N0.10％。配料500kg后，采用500kg中频感应炉熔炼，浇铸成基尔试样和试板，在1050℃下，保温0.5h，水冷。再加工成试样。测得的材料及焊接接头力学性能如下 经测试对比机加工效率为1Cr18Ni9Ti不锈钢的60～68％。用上述方法铸造的铸块机加工成腐蚀试样后，在3.5NaCl溶液中腐蚀速率为1.6×10-3mm/a，约为现用917(ZG45Mn17Al3)低磁铸钢腐蚀速率的2.6％。具体实施例方式二配方C0.09％，Cr18.6％，Mn7.9％，Ni7.3％，N0.22％。配料500kg后，采用500kg中频感应炉熔炼，浇铸成基尔试样和试板，在1050℃下，保温0.5h，水冷。再加工成试样。测得的材料及焊接接头力学性能如下 经测试对比机加工效率为1Cr18Ni9Ti不锈钢的65％～75％。用上述方法铸造的铸块机加工成腐蚀试样后，在3.5NaCl溶液中腐蚀速率为0.9×10-3mm/a，约为现用917(ZG45Mn17Al3)低磁铸钢腐蚀速率的1.8％。具体实施例三配方C0.15％，Cr22.0％，Mn12.0％，Ni12.0％，N0.28％。配料500kg后，采用500kg中频感应炉熔炼，浇铸成基尔试样和试板，在1050℃下，保温0.5h，水冷。再加工成试样。测得的材料及焊接接头力学性能如下 经测试对比机加工效率为1Cr18Ni9Ti不锈钢的72％～78％。用上述方法铸造的铸块机加工成腐蚀试样后，在3.5NaCl溶液中腐蚀速率为0.5×10-3mm/a，约为现用917(ZG45Mn17Al3)低磁铸钢腐蚀速率的1.0％。权利要求1.一种用于制造舰船可焊结构的高强耐蚀和易加工低磁铸钢，其特征在于该铸钢的组成化学成分为C0.05～0.15％，Cr10.0～22.0％，Mn3.1～12.0％，Ni2.0～12.0％，N0.10～0.28％，其余量为Fe。2.根据权利要求1所述的用于制造舰船可焊结构的高强耐蚀和易加工低磁铸钢，其特征在于该铸钢可以采用废钢、铬铁、金属锰、电解镍、0Cr18Ni9的回收料为原料，在弱氧化性气氛的中频感应炉等熔炼设备中进行熔炼；采用中频感应炉熔炼时，先加入废钢、电解镍，熔清后再加入铬铁、金属锰，最后加入金属铝进行终脱氧，出钢前5min加入硅铁、氮化铬铁；出钢温度1580～1650℃，浇铸温度1520～1580℃；结晶温度区间窄，液固相温度差28℃。3.根据权利要求2所述的用于制造舰船可焊结构的高强耐蚀和易加工低磁铸钢，其特征在于采用废钢、铬铁、金属锰、电解镍、0Cr18Ni9的回收料为原料，在弱氧化性气氛的中频感应炉等熔炼设备中进行熔炼；可以通过热处理获得良好的力学性能、耐腐蚀性能、焊接性能和机加工性能；其固溶处理1030～1080℃、水冷；固溶处理后的力学性能为Rp0.2/278～416MPa，Rm/510～660MP本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制造舰船可焊结构的高强耐蚀和易加工低磁铸钢，其特征在于：该铸钢的组成化学成分为：Ｃ：０．０５～０．１５％，Ｃｒ：１０．０～２２．０％，Ｍｎ：３．１～１２．０％，Ｎｉ：２．０～１２．０％，Ｎ：０．１０～０．２８％，其余量为Ｆｅ 。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴智信，陈继志，
申请(专利权)人：洛阳双瑞特钢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]
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