CN102747308A

CN102747308A - 高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法

Info

Publication number: CN102747308A
Application number: CN2012102707342A
Authority: CN
Inventors: 陈菊生
Original assignee: SHANGHAI JIANING NEW TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: Jiangsu Mai Lin aviation Polytron Technologies Inc
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2032-08-01
Also published as: CN102747308B

Abstract

本发明属于冶金类，具体涉及一种高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法，所述高强度无磁不锈钢各组分所占百分比为：0.02≤C≤0.03，11.00≤Mn≤14.00，P≤0.025，S≤0.015，Si≤0.50，1.50≤Ni≤2.50，17.00≤Cr≤19.00，0.30≤N≤0.40，Mo≤0.50，0.50≤Cu≤1.00；H≤1.6ppm、O≤16ppm；本发明填补了国内高强度无磁不锈钢应用于螺旋桨轴的空缺，制备出了高强度，耐腐蚀的高强度无磁不锈钢作为螺旋桨轴的材料。

Description

高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法

技术领域

本发明属于冶金类，具体涉及一种高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法。

背景技术

现今江河、大海中航行舰船的推进装置螺旋桨轴的制造中，碳锰钢由于材料简单，价格低廉等因素占据很大比例，但是其力学性能中的强度指标不高，为了弥补这一缺点，在制造时需要桨轴直径，对金属的消耗量增大，锻造出的螺旋桨轴略显笨重，存在约束应力的问题同时也间接导致了成本的提高。而其他比较常用的低合金钢34CrNiMoA、38Cr2Ni2MoA，特种船专用的低磁钢18Mn12Cr18Ni2N等也因为一定程度上的缺陷导致所造出的螺旋桨轴没有办法同时兼顾强度以及耐腐蚀性等必要性能参数的要求，我国在螺旋桨轴的制造行业上存在一定的空白。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供一种高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法，通过采用优质合金+原生态废钢炼成的00Cr18Mn14Ni2N高强度无磁不锈钢来作为螺旋桨轴的制造材料。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法，其特征在于该方法的步骤如下：

（a）使用金属锰铁、微碳铬铁、0#镍板和原生态废钢作为炼制00Cr18Mn14Ni2N优质合金钢的制造原料，并对所述原料使用稀酸清洗，再用清水洗涤并烘干；清洗炉膛和钢包，并在炼钢前先在钢炉内熔炼与所述00Cr18Mn14Ni2N钢种相接近的Cr、Ni钢，最后炼钢得到钢坯；

（b）对步骤（a)所述的钢坯选用先进设备EF+AOD+ESR电弧炉精炼粑渣：产生一超低碳纯奥氏体无磁不锈钢，其组分为0.02≤C≤0.03，11.00≤Mn≤14.00，P≤0.025，S≤0.015，Si≤0.50，1.50≤Ni≤2.50，17.00≤Cr≤19.00，0.30≤N≤0.40，Mo≤0.50，0.50≤Cu≤1.00；H ≤1.6ppm、O≤16ppm；

（c）对步骤（b)所生成的电渣锭整修表面出白或车光，清除缺陷；充分切除电渣锭头、锭尾；

（d）对步骤（c)所生成的电渣锭加热并保温一定时间；对所述的电渣锭采用油压机进行高温锻造，二镦、二拔，再进入快锻机快速锻造成型；

（e）对步骤（d)所生成的螺旋桨轴毛坯按毛坯图进行粗加工；

（f）对步骤（e)所生成的螺旋桨轴毛坯件进行固溶热处理，保温充分固溶后校直，然后进行退火处理，之后通过低温锻造，冷作强化后进行精加工，并在所述的螺旋桨轴上打深孔；

（g）对步骤（f)所生成的螺旋桨轴深孔进行精加工，并利用振动时效装置进行时效消除切削应力。

步骤（b）所述的元素优化组合为：0.025≤C≤0.030,13.50≤Mn≤14.00,P≤0.020,S≤0.010,0.30≤Si≤0.40，2.20≤Ni≤2.50，17.50≤Cr≤18.50，0.35≤N≤0.40，0.40≤Mo≤0.50,0.50≤Cu≤0.60,其中C、Mn、N取上限， Cr、Ni、Si取中上限、P、S取下限。

步骤（b）所述的EF熔炼氧化期加入自制的脱氧剂，所述的脱氧剂含量为0.30%≤C≤0.40%、16%≤Mn≤18%、8%≤Si≤9%、3.5%≤Al≤4% 、5%≤Ca≤5.5% ，其余为Fe；在氧化期后期多次粑渣，在还原期再次粑渣，清除非金属夹杂物。

步骤（d）所述的加热保温温度为1220-1250℃，所述的高温锻造温度为1210-1220℃，所述的快锻机快速成型。

步骤（f）所述的固溶热处理温度为1050℃±10℃，所述的退火处理温度为350℃±10℃，所述的精加工单边留2-3mm余量，所述的低温锻造温度为750～650℃。

步骤（g）所述的深孔精加工精镗内孔保证φ75±0.3车准外圆，保持平直度（全长）≤1.9mm。

所述的高强度无磁不锈钢螺旋桨轴性能抗拉强度≥850Mpa，屈服强度Rp0.2≥520MPa，延伸率A ≥35，断面收缩率Z≥45，冲击功Akv≥160J，导磁率μ≤1.005。

本发明的优点是：采用00Cr18Mn14Ni2N作为高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的材料，施以相特殊的锻制工艺，产品轴强度高，耐腐蚀，具有超低导磁率。

具体实施方式

实施例：本实施例提供了一种高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法。包括以下步骤：

（1）00Cr18Mn14Ni2N钢种的超纯净化熔炼：

净化钢水，改善力学性能，提高抗腐蚀性能和抗磁性。

步骤一：原料选择优质的合金原材料+原生态废钢。其中主要合金原材料锰铁，选用最好的金属锰，铬铁选用最优质的微碳铬铁，其中铬铁有高碳铬铁、中碳铬铁、低碳铬铁和微碳铬铁，本实施例选用最优质的微碳铬铁，其碳含量不大于0.06%。镍也有0^#、1^#、2^#，废镍等……本实施例选用最佳的0^#镍。原生态废钢，为钢厂内边角料，未进入社会，未进入市场，污泥浊水少。优质合金+优质废钢，有害杂质少，有害元素少。从源头做好净化工作。

步骤二：对步骤一的原料用稀酸清洗去除油污、泥沙、再用清水洗涤，洗掉酸汁并烘干，进一步净化原材料。

步骤三：清洗钢炉炉膛和钢包，因出钢浇钢时钢炉、包子有一定死角，炉膛，钢包总有一定残余钢水，防止熔炼时上炉的其它合金元素或有害元素进入本钢种。所以在本钢种熔炼前先炼二炉与本钢种接近Cr、Ni钢，称之为洗炉。

步骤四：合金元素优化组合，如表1所示，强化元素C、Mn、N取上限，塑性、韧性元素Cr、Ni、Si取中上限、有害元素P、S取下限，尽量低。

表1为00Cr18Mn14Ni2N优化组合：

步骤五：选用先进设备EF+AOD+ESR电弧炉熔炼，在氧化期、还原期多次粑渣减少非金属夹杂物。用AOD真空精炼脱碳脱气，使C≤0.03，H ≤1.6ppm、O≤16ppm。ESR电渣重熔二次精炼，使其均质和进一步减少非金属夹杂物，净化钢水。

步骤六：自制复合脱氧剂，复合脱氧剂组分为C 0.30-0.40%、Mn 16-18%、Si 8-9%、Al 3.5-4% 、Ca 5-5.5% ，其余为Fe。在EF熔炼氧化期加入使其与非金属夹杂物化合形成炉渣，在氧化期后期多次粑渣，在还原期再次粑渣。清除钢中非金属夹杂物，净化钢水。改善其力学性能、提高抗磁性和抗腐蚀性能。

步骤七：电渣重熔二次精炼使其均质化，进一步减少非金属夹杂物。电渣前将钢坯进行清理，防沙泥和缺陷进入熔池。

（2）高温锻造1220℃出坯锻透、快锻机快速成型：

步骤一：整修电渣锭表面出白或车光，，清除缺陷。

步骤二:充分切除电渣锭头、尾，最好用锯床锯切头、尾。

步骤三：电渣锭加热1250℃保温充足，用5000吨油压机高温1220℃锻造，二镦、二拔，做足锻造比，再进入5000吨快锻机快速锻造成型，快锻机每分钟打击次数70余次，细化其晶粒度，提高强度、提高韧性。

步骤四：机械加工（粗加工）：按毛坯图加工，单边留4-5mm余量。

步骤五：固溶（1050℃±10℃）热处理，保温充分固溶后校直，高温350℃退火消除热应力。

步骤六：750～650℃低温锻造，冷作强化，提高其强度和韧性。

步骤七：机械加工按毛坯图单边留2-3mm余量。

步骤八：打深孔，单边留0.2mm余量。

步骤九利用振动时效装置给深孔后螺旋桨轴时效消除机加工切削应力。

步骤十：精镗内孔保证φ75±0.3车准外圆，保持平直度（全长）≤1.9mm。

（3）性能检测：

力学性能实测数据：Rm=857Mpa、Rp0.2=528Mpa、A₅₌49%、Z=62%、Akv=245，248,251J。导磁率μ≤1.002，详细参数见表2。

表2为00Cr18Mn14Ni2N性能标准：

。

Claims

1.一种高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法，其特征在于该方法的步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法，其特征在于步骤（b）所述的元素优化组合为：0.025≤C≤0.030,13.50≤Mn≤14.00,P≤0.020,S≤0.010,0.30≤Si≤0.40，2.20≤Ni≤2.50，17.50≤Cr≤18.50，0.35≤N≤0.40，0.40≤Mo≤0.50,0.50≤Cu≤0.60,其中C、Mn、N取上限， Cr、Ni、Si取中上限、P、S取下限。

3.根据权利要求1所述的一种高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法，其特征在于步骤（b）所述的EF熔炼氧化期加入自制的脱氧剂，所述的脱氧剂含量为0.30%≤C≤0.40%、16%≤Mn≤18%、8%≤Si≤9%、3.5%≤Al≤4% 、5%≤Ca≤5.5% ，其余为Fe；在氧化期后期多次粑渣，在还原期再次粑渣。

4.根据权利要求1所述的一种高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法，其特征在于步骤（d）所述的加热保温温度为1220-1250℃，所述的高温锻造温度为1210-1220℃，所述的快锻机快速成型。

5.根据权利要求1所述的一种高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法，其特征在于步骤（f）所述的固溶热处理温度为1050℃±10℃，所述的退火处理温度为350℃±10℃，所述的精加工单边留2-3mm余量，所述的低温锻造温度为750～650℃。

6.根据权利要求1所述的一种高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法，其特征在于步骤（g）所述的深孔精加工精镗内孔保证φ75±0.3车准外圆，保持平直度（全长）≤1.9mm。

7.根据权利要求1所述的一种高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的制造方法，其特征在于所述的高强度无磁不锈钢螺旋桨轴性能抗拉强度≥850Mpa，屈服强度Rp0.2≥520MPa，延伸率A ≥35，断面收缩率Z≥45，冲击功Akv≥160J，导磁率μ≤1.005。