专利名称：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，具体涉及ー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強度指标不高，为了弥补这ー缺点，在制造时需要桨轴直径，对金属的消耗量増大，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18Mnl2Crl8Ni2N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參数的要求，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00Crl8Mnl4Ni2N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
Ca)使用金属锰铁、微碳铬铁、0#镍板和原生态废钢作为炼制00Crl8Mnl4Ni2N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OOCr 18Mn 14Ni 2N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ー超低碳纯奥氏体无磁不锈钢，其组分为O. 02彡C彡O. 03，11. 00 ^ Mn ^ 14. 00，P彡O. 025，S 彡 O. 015，Si く O. 50，I. 50 ^ Ni ^ 2. 50，17. 00 ^ Cr ^ 19. 00，O. 30 彡 N 彡 O. 40，Mo ミ O. 50，O. 50 ミ Cu ミ I. 00 ；H ミ I. 6ppm、O ミ 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，ニ镦、ニ拔，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≤ O. 030，13. 50≤Mn≤l4. 00,P≤O. 020，S ≤ O. 010，O. 30≤ Si ≤O. 40，2. 20≤ Ni≤ 2. 50，17. 50 ≤ Cr ≤ 18. 50,0. 35 ≤ N ≤ O. 40,O. 40 ≤ Mo ≤ O. 50, O. 50≤ Cu ≤O. 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O. 30% ≤ C≤ O. 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 °C，所述的高温锻造温度为1210-1220°C，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°C ±10°C，所述的退火处理温度为3500C ±10°C，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°C。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)く I. 9mm。所述的高強度无磁不锈钢螺旋桨轴性能抗拉强度> 850Mpa，屈服強度RpO. 2彡520MPa,延伸率A彡35，断面收缩率Z彡45，冲击功Akv彡160J,导磁率μ ^ I. 005。本发明的优点是采用00Crl8Mnl4Ni2N作为高强度无磁不锈钢螺旋桨轴的材料，施以相特殊的锻制エ艺，产品轴强度高，耐腐蚀，具有超低导磁率。
具体实施例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
(l)00Crl8Mnl4Ni2N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。步骤ー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猛铁，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、低碳铬铁和微碳铬鉄，本实施例选用最优质的微碳铬鉄，其碳含量不大于O. 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。从源头做好浄化工作。步骤ニ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，进ー步浄化原材料。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ニ炉与本钢种接近Cr、Ni钢，称之为洗炉。步骤四合金元素优化组合，如表I所示，強化元素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I 为 00Crl8Mnl4Ni2N 优化组合
权利要求
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 Ca)使用金属锰铁、微碳铬铁、0#镍板和原生态废钢作为炼制00Crl8Mnl4Ni2N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OOCr 18Mn14Ni2N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ー超低碳纯奥氏体无磁不锈钢，其组分为O. 02彡C彡O. 03，11. 00 ^ Mn ^ 14. 00，P彡O. 025，S 彡 O. 015，Si く O. 50，I. 50 ^ Ni ^ 2. 50，17. 00 ^ Cr ^ 19. 00，O. 30 彡 N 彡 O. 40，Mo ^ O. 50,0. 50 ^ Cu ^ I. 00 ；H ^ I. 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，ニ镦、ニ拔，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。
2.根据权利要求I所述的ー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 ^ O. 030, 13. 50 ^ Mn ^ 14. 00, P彡O. 020, Sく O. 010，O. 30 ^ Si ^ O. 40，2. 20 ^ Ni ^ 2. 50，17. 50 ^ Cr ^ 18. 50,0. 35 ^ N ^ O. 40,O. 40 ^ Mo ^ O. 50, O. 50 ^ Cu ^ O. 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I所述的ー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O. 30% ^ O. 40%、16% ^ Mn ^ 18%、8% ^ Si ^ 9%、3. 5% ^ Al ^ 4%、5% 彡 Ca 彡 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I所述的ー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°C，所述的高温锻造温度为1210-1220°C，所述的快锻机快速成型。
5.根据权利要求I所述的ー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°C ±10°C，所述的退火处理温度为350°C ±10°C，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°C。
6.根据权利要求I所述的ー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I所述的ー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強度无磁不锈钢螺旋桨轴性能抗拉强度> 850Mpa，屈服強度RpO. 2 ^ 520MPa，延伸率A彡35，断面收缩率Z彡45，冲击功Akv彡160J，导磁率μ彡I. 005。
全文摘要
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。
文档编号C21D9/28GK102747308SQ20121027073
公开日2012年10月24日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者陈菊生 申请人:上海加宁新技术研究所