專利名稱：一種耐空泡腐蝕硬化鑄件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鑄件，尤其是一種耐空泡腐蝕硬化鑄件，屬于冶金領域。
背景技術：
海濱電站及船舶上大量使用的海水泵葉輪以及螺旋漿目前大多使用銅質(zhì)材料，銅螺旋漿及海水泵葉輪的最大問題是耐空泡腐蝕和沖擊腐蝕性能差，經(jīng)常更換。國內(nèi)螺旋漿及海水泵葉輪材料雖不斷更新，從錳黃銅到鎳鋁青銅、高錳鋁青銅、鈹鈷鋁青銅，耐空泡腐蝕性能不斷提高，但是提高的幅度不大，高速槳的累積壽命僅200-300小時；我國艦船高速螺旋槳也主要使用高錳鋁青銅等銅鑄件材料制造，使用壽命短，易發(fā)生空泡腐蝕破壞，一般連續(xù)使用時間僅200-300小時，要經(jīng)常更換，不能滿足軍工需要。
另外，螺旋槳及海水泵葉輪的形狀復雜、獨特，一般需鑄造生產(chǎn)，而沉錠硬化鑄件鋼的化學成份復雜，鑄件元素間的熔點相差較大，鑄造易產(chǎn)生偏析，縮孔、疏松等缺陷。
隨著艦船主機功率提高和艦船大型化，國外對銅鑄件螺旋槳斷裂事故的報道亦增多了。盡管銅鑄件螺旋槳材料的性能已不斷改進，設計時的安全系數(shù)也較大，但仍不能完全防止腐蝕疲勞斷裂事故。曾經(jīng)有報道，用銅鑄件制做的高速汽艇螺旋槳使用時間不到100小時，就發(fā)生嚴重空蝕，而在海水環(huán)境下表現(xiàn)得更嚴重。
據(jù)申請人檢索發(fā)現(xiàn)，一個美國專利文獻，申請?zhí)枮镻CT/US00/05916，涉及一種沉淀硬化的馬氏體不銹鋼及其組成，成份為，0.005-0.04wt％碳，不大于1.0wt％硅，不大于2.0wt％錳，12.5-17.0wt％鉻，3.6-6.0wt％鎳，0.1-1.5wt％鉬，0.02-0.5wt％釩，一種或兩種0.01-0.5wt％稀土元素和0.2-2.0wt％銅，其余為鐵和極少量的雜質(zhì)。該不銹鋼具有較好的機械性能，抗疲勞性能和耐腐蝕性能，人工海水空蝕試驗表明，其空泡腐蝕失重指標為15g/m2h，但仍然不能滿足大主機功率和大型化艦船螺旋槳的要求，或者說仍然要經(jīng)常更換，不能滿足長期使用的需要尤其是軍工需要。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明開發(fā)一種“軍民通用”的螺旋槳、海水泵以及葉輪葉片的材料，該材料在海水環(huán)境中有優(yōu)異的耐海水腐蝕性能和耐空泡腐蝕性能，強度高、韌性好。
為了達到以上目的，本發(fā)明采用了以下技術方案，一種耐空泡腐蝕硬化鑄件，其組成成份及重量百分比為，碳0.02-0.10；硅0.1-1.5；錳0.5-2.5；鉻11.0-15.0；鎳5.5-8.5；鉬1.5-3.0；銅1.5-3.5；鈮0.2-0.4；其余為鐵。
上述的一種耐空泡腐蝕硬化鑄件，其優(yōu)化處理為，碳0.02-0.10；硅0.1-1.5；錳0.5-2.5；鉻11.0-15.0；鎳5.5-8.5；鉬1.5-3.0；銅1.5-3.5；鈮0.2-0.4；鈰0-0.15；鈦0-0.08；其余為鐵。
由于本發(fā)明采用了以上技術方案，所以用本發(fā)明的耐空泡腐蝕硬化鑄件所制作的螺旋槳、海水泵及其葉輪葉片，其耐泡腐蝕失重指標僅為1.0mg/2h，在海水環(huán)境中有優(yōu)異的耐海水腐蝕性能和耐空泡腐蝕性能，強度高、韌性好?？蓾M足大主機功率和大型化艦船螺旋槳的要求，而且還可滿足軍工的需要。


圖1為本發(fā)明的工藝流程2為本發(fā)明的動電位極化試驗圖
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例一一、本發(fā)明的耐空泡腐蝕硬化鑄件的組成成份及重量百分比，具體見下表1表1 耐空泡腐蝕硬化鑄件組份表

上述的耐空泡腐蝕硬化鑄件，其加工工藝為1)真空感應爐冶煉——真空度為10-3帕；2)澆鑄——把經(jīng)上述真空感應爐冶煉而成的的液體注入模具箱中，采用低溫澆鑄法澆鑄，澆鑄溫度1330-1360℃；3)熱處理A固溶處理——在箱式爐中進行，控溫精度±5℃，固溶溫度為1000℃至1100℃，保溫時間為30-60分鐘，采用空冷和水冷；B時效處理——在箱式電阻爐中進行，控溫設備為繼電器式控溫裝置，時效溫度為500-700℃，時間為2-8小時。
二、本發(fā)明的耐空泡腐蝕硬化鑄件的性能測試1、力學性能見表2表2 耐空泡腐蝕硬化鑄件力學性能表

2、耐空泡腐蝕性能試驗參照國標GB6383-86在磁致伸縮機上進行。超聲發(fā)生器輸出電56伏，超聲發(fā)生器屏極電流170mA，磁化電流6.5A，頻率18.9KHz，試驗溫度為60℃，溶液體積為900ml，試樣浸沒深度3mm，試樣工作面積2.01cm2，試驗時間為2h，變幅桿振幅為15μm。試驗結果如下表3表3耐空泡腐蝕硬化鑄件耐空泡腐蝕性能表

從上表可以看出，耐空泡腐蝕硬化鑄件耐空泡腐蝕性能超過鎳鋁青銅(QA112-8-3-2)的2倍。
3、電化學性能3.1線性極化試驗線性極化試驗所用試驗溶液為3％NaCl，PH值為1.0，試驗溫度30℃，試驗儀器為線性極化試驗儀器M283，掃描速度為2mv/s，試驗結果見下表4表4 耐空泡腐蝕硬化鑄件線性極化試驗表

從線性極化試驗結果可以看出，本發(fā)明的耐空泡腐蝕硬化鑄件的極化阻率大大高于高錳鋁青銅，其耐海水腐蝕性必然更好。
3.2動電位極化試驗極化試驗所用試驗溶液、試驗儀器及條件同上，試驗材料為耐空泡腐蝕硬化鑄件試樣1、耐空泡腐蝕硬化鑄件試樣2以及高錳鋁青銅，掃描速度0.5mv/s，試驗前用高純氮氣除氧30分鐘，試驗結果見附圖2。
附圖2中1#是試樣1，2#是試樣2，銅是指高錳鋁青銅試樣。
從附圖2中可以看出，本發(fā)明的耐空泡腐蝕硬化鑄件有明顯的鈍化特征，且維鈍電流較小，鈍化膜擊破電位較高，而高錳鋁青銅的鈍化區(qū)則較窄，鈍化膜擊破電位較本發(fā)明的耐空泡腐蝕硬化鑄件低420-500mv，可見，本發(fā)明的耐空泡腐蝕硬化鑄件的耐海水腐蝕性明顯優(yōu)于高錳鋁青銅。
實施例二以下是本發(fā)明的應用實例1、螺旋槳1.1化學成份碳0.1；硅1.5；錳2.5；鉻11.0；鎳8.5；鉬1.5；銅3.5；鈮0.2；其余為鐵。
1.2力學性能

1.3耐空泡腐蝕性能

2、高速水泵2.1化學成份碳0.06；硅0.8；錳1.0；鉻13.5；鎳7.0；鉬2.5；銅2.5；鈮0.4；其余為鐵。
2.2力學性能

2.3耐空泡腐蝕性能

3、葉輪
3.1化學成份碳0.02；硅0.3；錳0.5；鉻12.0；鎳5.5；鉬2.5；銅2.5；鈮0.4；其余為鐵。
3.2力學性能

3.3耐空泡腐蝕性能

4、葉片4.1化學成份碳0.8；硅0.1；錳1.5；鉻15.0；鎳6.0；鉬3.0；銅2.0；鈮0.4；其余為鐵。
4.2力學性能

4.3耐空泡腐蝕性能

以上實施例只作對本發(fā)明說明之例，并不是對本發(fā)明作的限定。本發(fā)明還可以有其它的實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均屬于本發(fā)明要求的保護范圍。
權利要求
1.一種耐空泡腐蝕硬化鑄件，其組成成份及重量百分比為，碳0.02-0.10；硅0.1-1.5；錳0.5-2.5；鉻11.0-15.0；鎳5.5-8.5；鉬1.5-3.0；銅1.5-3.5；鈮0.2-0.4；其余為鐵。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種耐空泡腐蝕硬化鑄件，其特征在于，各組成成份及重量百分比為，碳0.02-0.10；硅0.1-1.5；錳0.5-2.5；鉻11.0-15.0；鎳5.5-8.5；鉬1.5-3.0；銅1.5-3.5；鈮0.2-0.4；鈰0-0.15；鈦0-0.08；其余為鐵。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種耐空泡腐蝕硬化鑄件，其特征在于，各組成成份及重量百分比為，碳0.1；硅1.5；錳2.5；鉻11.0；鎳8.5；鉬1.5；銅3.5；鈮0.2；鈰0-0.15；鈦0-0.08；其余為鐵。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種耐空泡腐蝕硬化鑄件，其特征在于，各組成成份及重量百分比為，碳0.06；硅0.8；錳1.0；鉻13.5；鎳7.0；鉬2.5；銅2.5；鈮0.4；鈰0-0.15；鈦0-0.08；其余為鐵。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種耐空泡腐蝕硬化鑄件，其特征在于，各組成成份及重量百分比為，碳0.02；硅0.3；錳0.5；鉻12.0；鎳5.5；鉬2.5；銅2.5；鈮0.4；鈰0-0.15；鈦0-0.08；其余為鐵。
6.根據(jù)權利要求2所述的一種耐空泡腐蝕硬化鑄件，其特征在于，各組成成份及重量百分比為，碳0.8；硅0.1；錳1.5；鉻15.0；鎳6.0；鉬3.0；銅2.0；鈮0.4；鈰0-0.15；鈦0-0.08；其余為鐵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐空泡腐蝕硬化鑄件，其組成成份及重量百分比為，碳0.02－0.10；硅0.1－1.5；錳0.5－2.5；鉻11.0－15.0；鎳5.5－8.5；鉬1.5－3.0；銅1.5－3.5；鈮0.2－0.4；其余為鐵。用本發(fā)明制作的耐空泡腐蝕硬化鑄件如螺旋槳、海水泵以及葉輪葉片，其耐泡腐蝕失重指標僅為1.0mg/2h，在海水環(huán)境中有優(yōu)異的耐海水腐蝕性能和耐空泡腐蝕性能，強度高、韌性好?？蓾M足大主機功率和大型化艦船螺旋槳的要求，而且還可滿足軍工的需要。
文檔編號C22C38/58GK101078093SQ20061004057
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月25日 優(yōu)先權日2006年5月25日
發(fā)明者杜曉良, 楊瑞武, 吳國平, 吳銀龍, 李國民, 陳學群 申請人:江蘇立新合金實業(yè)總公司