本發明涉及合金技術領域，尤其涉及一種用于制造船舶螺旋槳軸的合金。
背景技術：
船舶的螺旋槳軸不僅需要較好的耐發動機高溫性能，還需要有較強的耐腐蝕性，從而保證船舶在海上的長期航行安全，同時可以減少維修次數和成本。本發明采用高溫合金材料牌號為ZG40Ni48Cr30W15Si2，其主要元素有碳、硅、錳、鉻、鎳、鎢、磷、硫等，其中鉻和鎳的含量較高，其屈服強度ReL≥295MPa，抗拉強度Rm≥490MPa，延伸率A≥2％，合金成分比較簡單，成本較低，具有較好的耐高溫性能和強度，為了增加其那腐蝕性，在其中添加了合理比例的鎂和鋁元素，使得生產出的合金具有較強的耐腐蝕性，適用于鑄造船舶的螺旋槳軸。
技術實現要素：
為解決上述問題，本發明公開了一種用于制造船舶螺旋槳軸的合金的制備工藝。
為了達到以上目的，本發明提供如下技術方案：
一種用于制造船舶螺旋槳軸的合金，其特征在于：由以下重量份的原料制成：C 0.35～0.45份、Si 1.0～2.0份、Mn 1.0～1.5份、Cr 28.0～32.0份、Ni 45.0～50.0份、W 14.0～17.0份、P≤0.03份、S≤0.03份、Mg 14.0～17.0份、Al 13.0～15.0份；
所述用于制造船舶螺旋槳軸的合金的制備工藝，其特征在于：具體步驟為：
(1)將Ni置于熔煉爐底部，然后向熔煉爐內添加C、Si、Mn、Cr、W、P、S，最后將剩余的Ni置于頂部；接著通入氬氣，并將熔煉爐升溫至1600～1750℃，進行高溫精煉30-50min；隨后降溫至1450～1500℃，進行低溫精煉20～30min；然后再降溫至710～750℃，并加入Mg、Al，攪拌至Mg、Al全部熔化，并靜置15～30min；再降溫至650～700℃，并加入六氯乙烷(C2Cl6)溶液；最后降溫冷卻，澆注成圓棒，并將圓棒表面砂磨精整、備用；
(2)在保護氣氛電渣重熔爐中將CaF2、CaO2制成電渣重熔的渣料，通入保護氣體氬氣，并將渣料加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，并向結晶器的殼體壁內通入低溫冷卻水，然后將步驟(1)中制備的圓棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，調整重熔電壓至50～70V、電流4000～7000A，圓棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的圓棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠；
(3)將步驟(2)中的合金錠在1150℃保溫1～2h后進行淬火；然后進行第一次冷軋和退火，在第一次冷軋變形量達50～60％后，在750～820℃下保溫3～4小時；接著再進行第 二次冷軋和退火，在冷軋變形量再達到50～60％后，在530～650℃下保溫4～5小時；最后進行第三次冷軋和退火：在冷軋變形量再達到50～60％后，在480～500℃下保溫12～24小時，從而得到獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的螺旋槳軸鑄件；
(4)將步驟(3)得到的螺旋槳軸鑄件放入熱等靜壓機內，控制溫度1000～1200℃，壓力100～200Mpa，保持30～50min；接著取出放入熱處理爐內，控制溫度1150～1200℃、保溫10～30h，然后用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；隨后放入真空氣淬爐，控制溫度900～1000℃，保溫5～10h，以50～100℃/h的速度冷卻至500～600℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；最后再放入箱式電爐，控制溫度700～750℃，保溫5～10h，以50～60℃/h的速度冷卻至400～450℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；
(5)利用金屬機械加工設備，對步驟(4)得到的螺旋槳軸鑄件外形、尺寸等進一步精確加工；
(6)檢驗步驟(5)得到的螺旋槳軸鑄件質量，包括螺旋槳軸鑄件的表面有無明顯結疤、裂紋和渣溝、螺旋槳軸鑄件補縮端面平滑有無明顯縮孔，以及內部無明顯縮孔、疏松等缺陷，對不合格的重新加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測螺旋槳軸鑄件內部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫。
本發明的一種新型高溫合金螺旋槳軸鑄件生產工藝，首先將C、Si、Mn、Cr、W、P、S、Ni放入熔煉爐內進行高低溫精煉，并通入氬氣保護，隨后加入Mg、Al攪拌熔煉，最后降溫冷卻，澆注成圓棒，為后續電渣重熔做準備。通入的氬氣可以保護合金熔液，可有效防止熔融合金發生氧化，同時也阻擋雜質和空氣中的濕氣，對合金的生產率和質量常常具有重要作用。同時，六氯乙烷熔液可根據實際需要，非常有效地降低鋁合金中的雜質鎂量，較好的控制合金中的鎂的含量。
隨后制備電渣重熔的渣料，并加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，并向結晶器的殼體壁內通入低溫冷卻水，然后將制備的自熔電極棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，熔化后的自熔電極棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠。如此，經電渣重熔的合金，純度高、含硫低、非金屬夾雜物少、合金錠子表面光滑、潔凈均勻致密、金相組織和化學成分均勻。
接著通過淬火以及三次冷軋和退火處理，獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的螺旋槳軸鑄件。
然后將螺旋槳軸鑄件放入熱等靜壓機內，進行熱等靜壓處理，使得螺旋槳軸鑄件得以燒結和致密化,通過熱等靜壓處理后，螺旋槳軸鑄件可以達到100％致密化，提高螺旋槳軸鑄件 的整體力學性能；之后進行熱處理，以獲得所要求的組織狀態和良好的綜合性能。
最后，利用金屬機械加工設備，螺旋槳軸鑄件外形、尺寸等進一步精確加工，并對螺旋槳軸鑄件的表面有無明顯結疤、裂紋和渣溝、合金錠補縮端面平滑有無明顯縮孔，以及內部無明顯縮孔、疏松等缺陷，對不合格的重新加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測螺旋槳軸鑄件內部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫，如此得到的螺旋槳軸鑄件具有較好的耐發動機高溫和耐海水腐蝕性。
進一步的，所述步驟(2)中渣料的組成成分以及各成分的重量份數分別為：CaF240～70份、CaO2 10～30份。
進一步的，所述步驟(4)中純氬氣進行高壓氣吹，分4～7次氣吹，每次1～3s，氣吹次數越多，每次氣吹時間越短。
進一步的，所述步驟(5)中的金屬機械加工設備包括：車床、銑床、铇床和鏜床等。
與現有技術相比，本發明的有益效果在于：通過高低溫精煉，并通入氬氣保護，可以保護合金熔液，可有效防止熔融合金發生氧化，同時也阻擋雜質和空氣中的濕氣，對合金的生產率和質量常常具有重要作用；在加入鎂鋁后，通入六氯乙烷熔液，可根據實際需要，非常有效地降低鋁合金中的雜質鎂量，較好的控制合金中的鎂的含量，從而保證合金的耐腐蝕性；采用電渣重熔工藝，使得經電渣重熔的合金，純度高、含硫低、非金屬夾雜物少、合金錠子表面光滑、潔凈均勻致密、金相組織和化學成分均勻；通過淬火以及三次冷軋和退火處理，獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的螺旋槳軸鑄件；在熱處理前采用熱等靜壓處理，使得螺旋槳軸鑄件得以燒結和致密化,通過熱等靜壓處理后，螺旋槳軸鑄件可以達到100％致密化，提高螺旋槳軸鑄件的整體力學性能；采用熱處理，獲得的鑄造件具有組織狀態良好的綜合性能；對合金錠的表面有無明顯結疤、裂紋和渣溝、合金錠補縮端面平滑有無明顯縮孔，以及內部無明顯縮孔、疏松等缺陷進行檢驗，對不合格的重新加工，并用超聲波無損探傷儀檢測螺旋槳軸鑄件內部是否有裂痕，保證了螺旋槳軸鑄件的質量，具有良好的市場前景。
具體實施方式
下面結合具體實施方式，進一步闡明本發明，應理解下述具體實施方式僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
實施例1
本實施例所述一種用于制造船舶螺旋槳軸的合金，由以下重量份的原料制成：C 0.40份、Si 1.5份、Mn 1.32份、Cr 30.0份、Ni 47.0份、W 15.0份、P 0.03份、S 0.03份、Mg 15.0份、Al 14.0份；
所述的耐腐蝕的高溫合金螺旋槳軸鑄件制造工藝，具體步驟為：
(1)將Ni置于熔煉爐底部，然后向熔煉爐內添加C、Si、Mn、Cr、W、P、S，最后將剩余的Ni置于頂部；接著通入氬氣，并將熔煉爐升溫至1700℃，進行高溫精煉40min；隨后降溫至1470℃，進行低溫精煉25min；然后再降溫至723℃，并加入Mg、Al，攪拌至Mg、Al全部熔化，并靜置20min；再降溫至680℃，并加入六氯乙烷(C2Cl6)溶液；最后降溫冷卻，澆注成圓棒，并將圓棒表面砂磨精整、備用；
(2)在保護氣氛電渣重熔爐中將CaF2 50份、CaO2 20份，制成電渣重熔的渣料，通入保護氣體氬氣，并將渣料加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，并向結晶器的殼體壁內通入低溫冷卻水，然后將步驟(1)中制備的圓棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，調整重熔電壓至60V、電流5000A，圓棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的圓棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠；
(3)將步驟(2)中的合金錠在1150℃保溫1.5h后進行淬火；然后進行第一次冷軋和退火，在第一次冷軋變形量達55％后，在790℃下保溫3.5小時；接著再進行第二次冷軋和退火，在冷軋變形量再達到55％后，在600℃下保溫4.5小時；最后進行第三次冷軋和退火：在冷軋變形量再達到55％后，在490℃下保溫18小時，從而得到獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的螺旋槳軸鑄件；
(4)將步驟(3)得到的螺旋槳軸鑄件放入熱等靜壓機內，控制溫度1100℃，壓力150Mpa，保持40min；接著取出放入熱處理爐內，控制溫度1170℃、保溫20h，然后用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；隨后放入真空氣淬爐，控制溫度800℃，保溫7h，以70℃/h的速度冷卻至550℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；最后再放入箱式電爐，控制溫度730℃，保溫7h，以55℃/h的速度冷卻至420℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；其中，純氬氣進行高壓氣吹，分6次氣吹，每次2s，氣吹次數越多，每次氣吹時間越短；
(5)利用鏜床，對步驟(4)得到的螺旋槳軸鑄件外形、尺寸等進一步精確加工；
(6)檢驗步驟(5)得到的合金錠質量，包括合金錠的表面有無明顯結疤、裂紋和渣溝、合金錠補縮端面平滑有無明顯縮孔，以及內部無明顯縮孔、疏松等缺陷，對不合格的重新加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測螺旋槳軸鑄件內部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫。
實施例2
本實施例所述一種用于制造船舶螺旋槳軸的合金，由以下重量份的原料制成：C 0.35份、Si 2.0份、Mn 1.0份、Cr 32.0份、Ni 45.0份、W 17.0份、P 0.02份、S 0.02份、Mg 14.0份、Al 15.0份；
所述的耐腐蝕的高溫合金螺旋槳軸鑄件制造工藝，具體步驟為：
(1)將Ni置于熔煉爐底部，然后向熔煉爐內添加C、Si、Mn、Cr、W、P、S，最后將剩余的Ni置于頂部；接著通入氬氣，并將熔煉爐升溫至1600℃，進行高溫精煉50min；隨后降溫至1450℃，進行低溫精煉30min；然后再降溫至710℃，并加入Mg、Al，攪拌至Mg、Al全部熔化，并靜置30min；再降溫至650℃，并加入六氯乙烷(C2Cl6)溶液；最后降溫冷卻，澆注成圓棒，并將圓棒表面砂磨精整、備用；
(2)在保護氣氛電渣重熔爐中將CaF2 70份、CaO2 10份，制成電渣重熔的渣料，通入保護氣體氬氣，并將渣料加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，并向結晶器的殼體壁內通入低溫冷卻水，然后將步驟(1)中制備的圓棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，調整重熔電壓至70V、電流4000A，圓棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的圓棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠；
(3)將步驟(2)中的合金錠在1150℃保溫2h后進行淬火；然后進行第一次冷軋和退火，在第一次冷軋變形量達50％后，在820℃下保溫3小時；接著再進行第二次冷軋和退火，在冷軋變形量再達到60％后，在530℃下保溫5小時；最后進行第三次冷軋和退火：在冷軋變形量再達到50％后，在500℃下保溫12小時，從而得到獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的螺旋槳軸鑄件；
(4)將步驟(3)得到的螺旋槳軸鑄件放入熱等靜壓機內，控制溫度1200℃，壓力100Mpa，保持50min；接著取出放入熱處理爐內，控制溫度1150℃、保溫30h，然后用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；隨后放入真空氣淬爐，控制溫度900℃，保溫10h，以50℃/h的速度冷卻至600℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；最后再放入箱式電爐，控制溫度700℃，保溫10h，以50℃/h的速度冷卻至450℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；其中，純氬氣進行高壓氣吹，分4次氣吹，每次3s，氣吹次數越多，每次氣吹時間越短；
(5)利用銑床，對步驟(4)得到的螺旋槳軸鑄件外形、尺寸等進一步精確加工；
(6)檢驗步驟(5)得到的合金錠質量，包括合金錠的表面有無明顯結疤、裂紋和渣溝、合金錠補縮端面平滑有無明顯縮孔，以及內部無明顯縮孔、疏松等缺陷，對不合格的重新加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測螺旋槳軸鑄件內部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫。
實施例3
本實施例所述一種用于制造船舶螺旋槳軸的合金，由以下重量份的原料制成：C 0.45份、Si 1.0份、Mn 1.5份、Cr 28.0份、Ni 50.0份、W 14.0份、P 0.025份、S 0.025份、Mg 17.0 份、Al 13.0份；
所述的耐腐蝕的高溫合金螺旋槳軸鑄件制造工藝，具體步驟為：
(1)將Ni置于熔煉爐底部，然后向熔煉爐內添加C、Si、Mn、Cr、W、P、S，最后將剩余的Ni置于頂部；接著通入氬氣，并將熔煉爐升溫至1750℃，進行高溫精煉30min；隨后降溫至1500℃，進行低溫精煉20min；然后再降溫至750℃，并加入Mg、Al，攪拌至Mg、Al全部熔化，并靜置15min；再降溫至700℃，并加入六氯乙烷(C2Cl6)溶液；最后降溫冷卻，澆注成圓棒，并將圓棒表面砂磨精整、備用；
(2)在保護氣氛電渣重熔爐中將CaF2 40份、CaO2 30份，制成電渣重熔的渣料，通入保護氣體氬氣，并將渣料加熱至熔融狀態，倒入結晶器中，并向結晶器的殼體壁內通入低溫冷卻水，然后將步驟(1)中制備的圓棒緩慢下降到熔融的電渣重熔的渣料中，并通電起弧，調整重熔電壓至50V、電流7000A，圓棒受電阻熱緩慢熔化，熔化后的圓棒液滴穿過熔融的渣料層與渣料發生反應而得到提純，并在結晶器的底部重新結晶，得到組織致密、均勻、純凈，表面光潔的合金錠；
(3)將步驟(2)中的合金錠在1150℃保溫1h后進行淬火；然后進行第一次冷軋和退火，在第一次冷軋變形量達60％后，在750℃下保溫4小時；接著再進行第二次冷軋和退火，在冷軋變形量再達到50％后，在650℃下保溫4小時；最后進行第三次冷軋和退火：在冷軋變形量再達到60％后，在480℃下保溫24小時，從而得到獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的螺旋槳軸鑄件；
(4)將步驟(3)得到的螺旋槳軸鑄件放入熱等靜壓機內，控制溫度1000℃，壓力200Mpa，保持30min；接著取出放入熱處理爐內，控制溫度1200℃、保溫10h，然后用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；隨后放入真空氣淬爐，控制溫度1000℃，保溫5h，以100℃/h的速度冷卻至500℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；最后再放入箱式電爐，控制溫度750℃，保溫5h，以60℃/h的速度冷卻至400℃，并用純氬氣進行高壓氣吹冷卻至室溫；其中，純氬氣進行高壓氣吹，分7次氣吹，每次1s，氣吹次數越多，每次氣吹時間越短；
(5)利用車床，對步驟(4)得到的螺旋槳軸鑄件外形、尺寸等進一步精確加工；
(6)檢驗步驟(5)得到的合金錠質量，包括合金錠的表面有無明顯結疤、裂紋和渣溝、合金錠補縮端面平滑有無明顯縮孔，以及內部無明顯縮孔、疏松等缺陷，對不合格的重新加工，然后用超聲波無損探傷儀檢測螺旋槳軸鑄件內部是否有裂痕，如有裂痕則為廢品，檢驗合格的為成品，入庫。