一種艦橋結(jié)構(gòu)材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種艦橋結(jié)構(gòu)材料，包括C：0.04%~0.1%，Mn：1.5%~2.0%，P：0.03%~0.04%，S：0.02%~0.05%，Si：1.0%~1.5%，Cr：16.0%~19.0%，Ni：11.0%~14.0%，Mo：1.8%~2.5%，Ti：0.5%~0.7%，Ir：0.20%~0.30%，Rh：0.02%~0.04%，Yb：0.10%~0.30%，Tm：0.10%~0.30%，其余為Fe；在真空條件下燒結(jié)金屬原料、非金屬原料，經(jīng)冷卻得到艦橋結(jié)構(gòu)材料軋制板坯成品，具有良好的抗磁、抗腐蝕、耐壓、耐沖撞的性能。
【專利說明】
一種艦橋結(jié)構(gòu)材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于鐵基合金領(lǐng)域，具體涉及一種艦橋結(jié)構(gòu)材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 艦橋是艦艇上層建筑中的航行、作戰(zhàn)指揮及操縱部位。早在蒸汽機(jī)明輪船時期，操 縱中心設(shè)在左右舷明輪護(hù)罩間的過橋上，因而出現(xiàn)"船橋"、"艦橋"的名稱。螺旋槳取代明輪 后，"船橋"、"艦橋"名稱繼續(xù)沿用至今，有封閉式與敞開式兩種形式，包括露天指揮臺、指揮 室、駕駛室等。
[0003] 小型艦艇上的橋樓即艦橋，通常位于中部;大、中型艦艇通常有前艦橋和后艦橋。 前艦橋在橋樓頂部的前端，是主要操縱指揮部位;后艦橋通常在后甲板室頂部，是預(yù)備指揮 部位。艦橋是軍艦的大腦，是操控艦和指揮作戰(zhàn)的地方，通常設(shè)置在艦艇上層建筑中的航 行、作戰(zhàn)指揮和操縱部位。一般位于橋樓頂部的前端，包括指揮室、駕駛室、露天指揮所等。 艦橋的功能是隨著軍艦的漫長發(fā)展歷程而逐漸形成的，即是海軍戰(zhàn)術(shù)和艦船技術(shù)發(fā)展的寫 照，同時也保留了昔日的傳統(tǒng)風(fēng)采。
[0004] 現(xiàn)代國際社會風(fēng)云突變，軍備競賽暗流涌動，復(fù)雜的國際政治格局給艦船的制造 提出了更高的要求，尤其作為艦船上的突出部分艦橋，更是需要適應(yīng)新的國際軍事形勢的 需要，作為艦橋的材料，需要進(jìn)一步提高其抗磁、抗腐蝕、耐壓、耐沖撞的性能。世界各先進(jìn) 國家都在繼續(xù)抓緊開發(fā)研制新的艦橋用結(jié)構(gòu)材料。如何根據(jù)未來發(fā)展的需要，開發(fā)、研制確 有使用價值的艦船艦橋結(jié)構(gòu)材料，在保證質(zhì)量前提下，進(jìn)一步降低制造成本、研制出高性價 比的艦橋結(jié)構(gòu)材料，是科研技術(shù)人員所面臨的一大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種艦橋結(jié)構(gòu)材料，綜合考 慮各成分的成本，在保證與同等成本材料有相等或更高質(zhì)量的前提下，優(yōu)化各成分之間的 比例，找到性價比最高的材料組方，加入稀土金屬，制備的材料抗磁性能優(yōu)良，耐摩、耐腐 蝕、耐高溫、硬度大、抗沖擊性能好，能夠有效地解決上述問題。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案： 一種艦橋結(jié)構(gòu)材料，包括C: 0 ? 04%~0 ? 1%，Mn: 1 ? 5%~2 ? 0%，P: 0 ? 03%~0 ? 04%，S: 0 ? 02%~ 0.0 5%,S i：1.0%~1.5%,Cr：16.0%~19.0%,Ni：11.0%~14.0%,Mo：1.8%~2.5%,T i：0.5%~0.7%, Ir: 0 ? 20%~0 ? 30%，Rh: 0 ? 02%~0 ? 04%，RE: 0 ? 2%~0 ? 6%，其余為 Fe。
[0007] 進(jìn)一步的，所述一種艦橋結(jié)構(gòu)材料，所述RE包括，Tm: 0.10%~0.30%，Yb : 0.10%~ 0.30%〇
[0008] 更進(jìn)一步的，所述一種艦橋結(jié)構(gòu)材料，原料組分最佳重量百分比如下，C:0.08%， Mn：2.0%,P：0.03%,S：0.03%,Si：1.0%,Cr：17.0%,Ni：13.0%,Mo：2.0%,Ti：0.7%,Ir：0.20%, Rh: 0 ? 03%，Tm: 0 ? 20%，Yb: 0 ? 20%，其余為 Fe。
[0009] 以下，對本發(fā)明中采用的合金的成分組成的限定理由進(jìn)行說明，成分組成中涉及 的％指質(zhì)量％。
[0010] C: 0.04%~0.1%，C在鋼材中可形成固溶體組織、提高鋼的強(qiáng)度;形成碳化物組織，可 提高鋼的硬度及耐磨性。因此，C在鋼材中，含碳量越高，鋼的強(qiáng)度、硬度就越高，但塑性、韌 性也會隨之降低;反之，含碳量越低，鋼的塑性、韌性越高，其強(qiáng)度、硬度也會隨之降低，為適 應(yīng)海洋條件及作業(yè)要求效果，本發(fā)明將艦橋結(jié)構(gòu)材料中C含量規(guī)定為0.04%~0.1%，優(yōu)選為 0.08%〇
[0011] Mn: 1.5%~2.0%，Mn是一種弱脫氧劑，鋼材中添加Mn，不但有利于鋼材的抗蝕性，而 且還能使鋼材的強(qiáng)度提高，并能降低熱裂紋傾向，改善鋼材的抗腐蝕性能和焊接性能。隨著 Mn含量增加，鋼材強(qiáng)度有所提高，為適應(yīng)艦橋結(jié)構(gòu)的具體實(shí)際的特殊需求，本發(fā)明將Mn含量 規(guī)定為1.5%~2.0%，優(yōu)選為2.0%。
[0012] P: 0.03%~0.04%，磷對提高鋼材的抗拉強(qiáng)度有一定的作用，但同時又都增加鋼材的 脆性。為適應(yīng)海洋條件及艦橋結(jié)構(gòu)的特殊需求，本發(fā)明將P含量規(guī)定為0.03%~0.04%，優(yōu)選為 0.03%〇
[0013] S: 0.02%~0.05%，S可引起鋼材熱脆，降低鋼材的塑性、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和抗銹 性等，一般建筑用鋼含硫量要求不超過0.055%，在焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)不超過0.050%。一定量的S 與Mn在鋼材中形成MnS，有助于提高切削性的元素。在低于0.001%時添加效果不充分，超過 0.15%則添加效果飽和，S會降低鐵水的流動性，阻止Fe 3C分解，使鑄件產(chǎn)生氣孔、難于切削 并降低其韌性，因此將S規(guī)定為0.02%~0.05%，優(yōu)選為0.03%。
[0014] Si : 1.0%~1.5%，Si可提高鋼材的耐熱性和耐蝕性，降低韌性和塑性;在鋼材中能降 低熔點(diǎn)，改善流動性。為適應(yīng)海洋條件及艦橋結(jié)構(gòu)的特殊需求，本發(fā)明將Si含量規(guī)定為2.0% ~3.5%，優(yōu)選為1.0%。
[0015] Cr: 16.0%~19.0%，Cr在鋼材中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時降低塑 性和韌性。鉻又能提高鋼材的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是鋼材的重要合金元素。為適應(yīng)海 洋條件及艦橋結(jié)構(gòu)的特殊需求，本發(fā)明將Cr含量規(guī)定為16.0%~19.0%，優(yōu)選為17.0%。
[0016] Ni : 11.0%~14.0%，鎳在鋼材中能提高合金的強(qiáng)度和硬度，降低耐蝕性，提高合金的 焊接性能。為適應(yīng)海洋條件及艦橋結(jié)構(gòu)的特殊需求，本發(fā)明將材質(zhì)中Ni含量規(guī)定為11.0%~ 14.0%，優(yōu)選為 13.0%。
[0017] Mo: 1.8%~2.5%，低含量的Mo能強(qiáng)化鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度；降低鋼的臨界冷 卻速度，提高鋼的淬透性;提高鋼的耐熱性和高溫強(qiáng)度，為適應(yīng)海洋條件及艦橋結(jié)構(gòu)的特殊 需求，本發(fā)明將材質(zhì)中Mo含量規(guī)定為1.8%~2.5%，優(yōu)選為2.0%。
[0018] Ti : 0.5%~0.7%，Ti是合金中常用的添加元素，鈦與成為結(jié)晶時的非自發(fā)核心，起 細(xì)化鑄造組織和焊縫組織的作用;還能起到變質(zhì)劑作用，增加晶核，細(xì)化晶粒。為適應(yīng)海洋 條件及艦橋結(jié)構(gòu)的特殊需求，本發(fā)明將合金材料中Ti含量規(guī)定為0.5%~0.7%，優(yōu)選為0.7%。
[0019] Ir: 0.20%~0.30%，Ir作為合金成分，用于增大合金硬度，制造耐熱合金和充當(dāng)標(biāo) 準(zhǔn)量具衡具的合金材料。本發(fā)明將合金材料中Ir含量規(guī)定為〇. 20%~0.30%，優(yōu)選為0.20%。
[0020] Rh: 0.02%~0.04%，銠化學(xué)穩(wěn)定性特別高，具有很好的抗腐蝕和抗氧化能力。添加銠 的合金能抵抗普通酸和化學(xué)試劑的腐蝕，為適應(yīng)海洋條件及艦橋結(jié)構(gòu)的特殊需求，本發(fā)明 將合金材料中Rh含量規(guī)定為0.02%~0.04%，優(yōu)選為0.03%。
[0021] RE: 0.2%~0.6%，稀土元素加入合金中，能夠提高合金材料的機(jī)械強(qiáng)度和抗腐蝕性， 使合金熔鑄時增加成分過冷，細(xì)化晶粒，減少二次晶間距，減少合金中的氣體和夾雜，并使 夾雜相趨于球化。還可降低熔體表面張力，增加流動性，有利于澆注成錠，對工藝性能有著 明顯的影響；稀土金屬還能消除磁場及復(fù)雜的水文環(huán)境對艦艇艦橋結(jié)構(gòu)的不良影響，從而 提高了艦艇艦橋結(jié)構(gòu)的使用壽命;同時在承力相同的條件下，明顯減輕結(jié)構(gòu)件重量。為適應(yīng) 海洋條件及艦橋結(jié)構(gòu)的特殊需求，本發(fā)明將合金材料中RE含量規(guī)定為0.2%~0.6%，包括，Tm: 0.10%~0.30%，Yb: 0.10%~0.30%;優(yōu)選為 Tm: 0.20%，Yb: 0.20%。在本發(fā)明中使用的稀土金屬含 量較少，但是能夠起到很好的消磁和增加合金強(qiáng)度、耐磨性的作用，有利于降低成本。
[0022]本發(fā)明的另一個目的，在于提供采用如上所述的合金制作而成航空軸承材料的制 備方法，制作步驟如下： (1) 將待熔煉的？6111、〇、附10、11、&、此、1^，加入水冷銅坩堝的真空室內(nèi)，抽真空， 燒結(jié)溫度為1000°〇1100°C; (2) 在金屬熔融的條件下加入C、P、S、Si，并保溫lOmin~20min，攪拌均勻； (3) 將熔融金屬冷卻鑄成乳制板坯。
[0023]進(jìn)一步的，所述的一種艦橋結(jié)構(gòu)材料的制備方法，所述燒結(jié)的溫度為1000°01030 。(:時，RE的組成為Tm。
[0024]進(jìn)一步的，所述的一種艦橋結(jié)構(gòu)材料的制備方法，所述燒結(jié)的溫度為1030 °01070 。(:時，RE的組成為Tm和Yb。
[0025]進(jìn)一步的，所述的一種艦橋結(jié)構(gòu)材料的制備方法，所述燒結(jié)的溫度為1070 °01100 。(:時，RE的組成為Yb。
[0026]進(jìn)一步的，所述的一種艦橋結(jié)構(gòu)材料的制備方法，所述熔融金屬冷卻速率為80°〇 100。。。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是： 本發(fā)明所提供的艦橋結(jié)構(gòu)材料成品，抗磁性能優(yōu)良，耐摩、耐腐蝕、耐高溫、硬度大，性 價比高。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下給出本發(fā)明的具體實(shí)施例，用來對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029] 實(shí)施例1 原料組分： C：0.08%,Mn：2.0%,P：0.03%,S：0.03%,Si：1.0%,Cr：17.0%,Ni：13.0%,M〇：2.0%,Ti： 0 ? 7%，Ir: 0 ? 20%，Rh: 0 ? 03%，Tm: 0 ? 20%，Yb: 0 ? 20%，其余為 Fe。
[0030] 通過如下方法制備： (1) 將待熔煉的Fe、Mn、Cr、Ni、Mo、Ti、Ir、Rh、Tm、Yb，加入水冷銅坩堝的真空室內(nèi)，抽真 空，在燒結(jié)溫度為1060°C條件下熔融； (2) 在金屬熔融的條件下加入C、P、S、Si，并保溫12min，攪拌均勻； (3) 將熔融金屬冷卻鑄成乳制板坯，得到艦橋結(jié)構(gòu)材料成品。
[0031] 實(shí)施例2 原料組分： C：0.05%,Mn：1.5%,P：0.03%,S：0.02%,Si：1.0%,Cr：16.0%,Ni：11.0%,M〇：1.8%,Ti： 0 ? 5%，Ir: 0 ? 20%，Rh: 0 ? 02%，Tm: 0 ? 10%，Yb: 0 ? 10%，其余為 Fe。
[0032] 通過如下方法制備： (1) 將待熔煉的Fe、Mn、Cr、Ni、Mo、Ti、Ir、Rh、Tm、Yb，加入水冷銅坩堝的真空室內(nèi)，抽真 空，在燒結(jié)溫度為1040°C條件下熔融； (2) 在金屬熔融的條件下加入C、P、S、Si，并保溫12min，攪拌均勻； (3) 將熔融金屬冷卻鑄成乳制板坯，得到艦橋結(jié)構(gòu)材料成品。
[0033] 實(shí)施例3 原料組分： C：0.l%,Mn：2.0%,P：0.04%,S：0.05%,Si：1.5%,Cr：19.0%,Ni：14.0%,M〇：2.5%,Ti：0.7%, Ir: 0 ? 30%，Rh: 0 ? 04%，Tm: 0 ? 40%，其余為 Fe。
[0034] 通過如下方法制備： (1) 將待熔煉的？6111、〇、附10、11、&、此、1'111，加入水冷銅坩堝的真空室內(nèi)，抽真空， 在燒結(jié)溫度為1 〇〇〇 °c條件下熔融； (2) 在金屬熔融的條件下加入C、P、S、Si，并保溫llmin，攪拌均勻； (3) 將熔融金屬冷卻鑄成乳制板坯，得到艦橋結(jié)構(gòu)材料成品。
[0035] 實(shí)施例4 原料組分： C：0.06%,Mn：1.8%,P：0.035%,S：0.035%,Si：1.25%,Cr：17.5%,Ni：12.5%,Mo：2.2%,Ti： 0 ? 6%，Ir: 0 ? 25%，Rh: 0 ? 03%，Yb: 0 ? 20%，其余為 Fe。
[0036] 通過如下方法制備： (1) 將待熔煉的？6111、0、附1〇、11、&、此、￥13，加入水冷銅坩堝的真空室內(nèi)，抽真空， 在燒結(jié)溫度為1100°c條件下熔融； (2) 在金屬熔融的條件下加入C、P、S、Si，并保溫20min，攪拌均勻； (3) 將熔融金屬冷卻鑄成乳制板坯，得到艦橋結(jié)構(gòu)材料成品。
[0037] 實(shí)施例5 原料組分： C：0.07%,Mn：1.9%,P：0.04%,S：0.04%,Si：1.3%,Cr：18.0%,Ni：13.0%,M〇：2.3%,Ti： 0 ? 7%，Ir: 0 ? 30%，Rh: 0 ? 04%，Tm: 0 ? 30%，Yb: 0 ? 30%，其余為 Fe。
[0038] 通過如下方法制備： (1) 將待熔煉的？6111、0、附1〇、11、&、此、￥13、1'111，加入水冷銅坩堝的真空室內(nèi)，抽真 空，在燒結(jié)溫度為1050°C條件下熔融； (2) 在金屬熔融的條件下加入C、P、S、Si，并保溫15min，攪拌均勻； (3) 將熔融金屬冷卻鑄成乳制板坯，得到艦橋結(jié)構(gòu)材料成品。
[0039] 實(shí)驗(yàn)例1 抗磨性對比試驗(yàn)： 本發(fā)明實(shí)施例1~5材料與普通艦橋結(jié)構(gòu)材料在射流式?jīng)_刷腐蝕磨損試驗(yàn)機(jī)上做漿料 (石英砂+水)濕磨試驗(yàn)，在高應(yīng)力動載磨料磨損試驗(yàn)機(jī)上做石英砂干磨試驗(yàn)，性能見表1。
[0040]表1抗磨性及硬度對比試驗(yàn)結(jié)果
實(shí)驗(yàn)例2 將本發(fā)明實(shí)施例卜5材料與普通艦橋結(jié)構(gòu)材料相比較，其性能結(jié)果如下表2。
[0041]表2性能比較
由上述試驗(yàn)例可見，本發(fā)明鋼材的各項性能均高于普通艦橋結(jié)構(gòu)材料，制備本發(fā)明鋼 材的特殊材料用量少，相對成本低，更加適合用于水面艦艇結(jié)構(gòu)的材料。
[0042]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及實(shí)驗(yàn)例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任 何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種艦橋結(jié)構(gòu)材料，其特征在于，包括c: Ο . 04%~Ο . 1%，Μη : 1.5%~2.0%，P : Ο . 03%~ 0.04%,S：0.02%~0.05%,Si：1.0%~1.5%,Cr：16.0%~19.0%,Ni：11.0%~14.0%,M〇：1.8%~2.5%, Ti : 0 · 5%~0 · 7%，Ir: 0 · 20%~0 · 30%，Rh: 0 · 02%~0 · 04%，RE: 0 · 2%~0 · 6%，其余為Fe。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種艦橋結(jié)構(gòu)材料，其特征在于，所述RE包括，Tm: 0.10%~ 0.30%，Yb:0.10%~0.30%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種艦橋結(jié)構(gòu)材料，其特征在于，按重量百分比計含有如下原 料組分，C:0.08%，Mn :2.0%，P:0.03%，S:0.03%，Si:1.0%，Cr :17.0%，Ni:13.0%，Mo:2.0%，Ti: 0 · 7%，Ir: 0 · 20%，Rh: 0 · 03%，Tm: 0 · 20%，Yb: 0 · 20%，其余為 Fe。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種艦橋結(jié)構(gòu)材料的制備方法，其特征在于，制作步驟如下： (1) 將待熔煉的？6、111、0、附、1〇、11、1^1^、1^，加入水冷銅坩堝的真空室內(nèi)，抽真空， 在燒結(jié)溫度為1000°〇1100°C條件下熔融； (2) 在金屬熔融的條件下加入C、P、S、Si，并保溫lOmin~20min，攪拌均勻； (3) 將熔融金屬冷卻得到艦橋結(jié)構(gòu)材料乳制板坯成品。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種艦橋結(jié)構(gòu)材料的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)的溫度 為1000°01030°C時，RE的組成為Tm。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種艦橋結(jié)構(gòu)材料的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)的溫度 為1030°01070°C時，RE的組成為Tm和Yb。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種艦橋結(jié)構(gòu)材料的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)的溫度 為1070°01100°C時，RE的組成為Yb。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種艦橋結(jié)構(gòu)材料的制備方法，其特征在于，所述熔融金屬冷 卻速率為80°0100°C。
【文檔編號】C22C38/44GK105821347SQ201610295903
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月7日
【發(fā)明人】王少平
【申請人】惠安縣泰達(dá)商貿(mào)有限責(zé)任公司