[发明专利]耐低温用大型螺旋桨轴及制造工艺

说明书

本发明涉及一种采用碳钢或碳锰钢制造大型螺旋桨轴，不仅从根本上能够解决大型螺旋桨轴锻后锻件粗晶和混晶现象，而且能够满足大型螺旋桨轴低温冲击韧性要求的耐低温用大型螺旋桨轴及制造工艺，质量百分数%：C：0.38～0.42、Si：0.27～0.37、Mn：1.00～1.20、P和S：≤0.025、Cr：0.20～0.28、Mo：0.10～0.15、Ni：0.20～0.30、Cu：≤0.20,其余为Fe。优点：采用本申请经过优化后的成分，两种不同热处理后的机械性能均比背景技术中45钢和40Mn钢的性能高，而且低温冲击韧性好，并且经过调整后工艺处理的桨轴，冲击韧性稳定，完全达到了指标要求。

技术领域

本发明涉及一种采用碳钢或碳锰钢制造大型螺旋浆轴，不仅从根本上能够解决大型螺旋浆轴锻后锻件粗晶和混晶现象，而且能够满足大型螺旋浆轴低温冲击韧性要求的耐低温用大型螺旋桨轴及制造工艺，属大型螺旋浆轴制造领域。

背景技术

耐低温用大型船用螺旋桨轴是船舶中的关键部件，在船舶制造中占有重要地位，该轴粗加工后的尺寸如图3所示。在大型螺旋浆轴制造领域，目前国外都用合金钢生产，而不用碳钢或碳锰钢生产，纠其原因在于碳钢或碳锰钢大型锻件往往容易产生混晶，晶粒难以细化等因素的影响，会对低温冲击韧性不利。因为采用大型螺旋浆轴碳钢或碳锰钢大型锻件制造有以下几个难点：一是由于该螺旋桨轴长度长，直径大，锻后往往造成锻件粗晶和混晶现象，给锻后热处理造成很大困难。如果不解决粗晶和混晶的问题，那么锻件经调质后的机械性能，特别是低温冲击韧性就无法满足客户要求；二是传统碳钢或碳锰钢本身的淬透性比较差，而对大直径的大型锻件来说，影响更大，按各船级社的取样要求，低温冲击韧性无法达到要求。

具体体现在：

1、现有船用轴系锻件化学成分：

碳钢或碳锰钢由于受淬透性的影响，所以对有冰区加强要求的大型船用轴系锻件，目前国外都用合金钢生产，另外，碳钢或碳锰钢大型锻件往往容易产生混晶，晶粒难以细化等因素的影响，也会对低温冲击韧性不利。

船用轴系锻件的机械性能要求

2、碳钢和碳锰钢调质后的机械性能测试结果：

采用45钢和40Mn钢生产的锻件经不同热处理工艺热处理后，做了机械性能试验，结果如下：

(1)45钢经860℃正火和650℃回火，再经840℃淬火和590℃回火后和45钢经890℃正火和650℃回火，再经860℃淬火和600℃回火后的机械性能如下表.

45钢螺旋桨轴的机械性能

从上表结果我们可以看出，45钢生产的螺旋桨轴经两种不同工艺热处理后的机械性能基本相同，都是抗拉指标均符合指标要求，但是低温冲击韧性达不到指标要求。

(2)40Mn钢经860℃正火和650℃回火，再经840℃淬火和590℃回火和40Mn钢经890℃正火650℃回火，再经860℃淬火和600℃回火的机械性能如下表。

40Mn螺旋桨轴的机械性能

从上表的结果看，40Mn钢生产的螺旋桨轴，低温冲击韧性仍满足不了指标要求，而且其强度也只能基本达到指标要求。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种采用碳钢或碳锰钢制造大型螺旋浆轴，不仅从根本上能够解决大型螺旋浆轴锻后锻件粗晶和混晶现象，而且能够满足大型螺旋浆轴低温冲击韧性 要求的耐低温用大型螺旋桨轴及制造工艺。