[发明专利]一种深海船舶用高屈服、低温高韧性座架铸钢件及制作方法

说明书

本发明涉及一种能够将凹圆细脖颈区域直接铸造成型的座架铸钢件的新型材料及制造方法，达到简化生产工序、大幅降低生产成本的深海船舶用高屈服、低温高韧性座架铸钢件，质量百分数：C0.16～0.22、Si0.20～0.35、Mn0.30～0.50、Cr0.90～1.20、Mo0.20～0.30、Ni2.60～3.00、V0.04～0.08、Ti0.04～0.08、Nb0.02～0.06、S≤0.030、P≤0.030，余下为铁。

技术领域

本发明涉及一种能够将凹圆细脖颈区域直接铸造成型的座架铸钢件的新型材料及制造方法，达到简化生产工序、大幅降低生产成本的深海船舶用高屈服、低温高韧性座架铸钢件及制作方法，属铸钢材料及铸造工艺领域。

背景技术

深海船舶用高屈服、低温高韧性座架铸钢件是深海特种船舶以及深海探测设备的重要组成部分，是船舶的升降设备的重要部件 ，对深海作业的特种船舶的升降系统起着重要的作用。

深海船舶用高屈服、低温高韧性座架铸钢件，因其在升降设备中的重要性，因此在设计上，要求座架铸钢件的屈服强度要到达520MPa级，抗拉强度不小于610MPa，伸长率不小于16%，端面收缩率不小于40%；同时要求-20℃的冲击吸收功值不低于65J,产品的不仅具有高的强度性能，同时具有较高的低温韧性要求。

根据产品的性能和使用要求，传统的设计为了满足高强度和低温高韧性的要求，需要采用中碳低合金钢调质热处理获得，设计采用了40CrNiMo等级合金钢钢坯进行锻造成型，然后通过性能热处理，最后机加工成型。

由于座架为凹圆细脖颈内孔结构的旋转体，且凹圆区域为斜面（见图1），而锻造毛坯无法将凹圆区域直接锻造成型，只能按最小内圆加放锻造工艺余量锻造成形毛坯（见图2），后续的轮廓机械加工成型的。锻造毛坯加工余量大，生产成本高，原材料利用率低，生产工序复杂。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种能够将凹圆细脖颈区域直接铸造成型的座架铸钢件的新型材料及制造方法，达到简化生产工序、大幅降低生产成本的深海船舶用高屈服、低温高韧性座架铸钢件及制作方法。

设计方案：为了实现上述设计目的。本发明的关键在于采用传统40CrNiMo材料无法满足铸件的高强度和低温高韧性性能要求以及传统铸造工艺方案不利于获得铸件致密组织这两大问题，解决0CrNiMo材料无法满足铸件的高强度和低温高韧性性能要求的技术方案是：从降低C、Si、Mn三大不利于提高铸件低温韧性元素含量入手，通过提高Cr、Ni、Mo元素的含量，并添加V、Ti、Nb微合金元素来加强细化晶粒，最终达到提高材料强度和低温韧性的目的；解决传统铸造工艺方案不利于获得铸件致密组织的技术方案是：从铸件提高铸件的”顺序凝固”效果，加强和提高铸件的整体凝固速度入手，通过在凹圆西脖颈区域增设具有保温效果细脖颈圈来增强冒口补缩通道的和在铸件下部外敷内含暗冷铁的铬铁矿砂的工艺措施，加强了铸件的“顺序凝固”，既保证了铸件的补缩，同时减少了铸件的整体凝固，更有利于获得致密组织。

1.铸件材料组分的优化：通过对铸件材料组分降低C、Si、Mn含量和提高Cr、Ni、Mo元素的含量的组分调整，最大程度克服了元素对低温韧性的不利影响，通过添加V、Ti、Nb微合金元素进行微合金化，不但使元素含量的构成更与利用提高材料的强度性能和低温韧性，同时达到了细化晶粒的目的。

从提高铸件的强度性能和低温冲击韧性出发，对现有的材料组分进行调整和优化，由于钢中各元素对材料的强度性能和低温冲击性能的影响不同，因此各元素组分的构成对性能的影响很大。

含C量对钢强度性能的影响可以看出，C含量的上升，能提高铸件的抗拉强度，但是对材料的冲击韧性影响很大，尤其是耐低温冲击韧性值，表现更为明显，因此C含量尽量控制在低范围，C含量降低带来的材料强度下降问题，后续通过其它合金元素的比例调整来提高，将C含量控制在0.20%以下。