下载文档原格式
特种钢的用途特种钢是一种钢铁材料，具有特殊的物理、化学性质和特殊的用途。
它在各个领域都有着广泛的应用，下面将以特种钢的用途为标题，详细介绍它在各个领域的应用。
一、航空航天领域在航空航天领域，特种钢是非常重要的材料之一。
它具有良好的高温强度、耐腐蚀性和耐磨性，可以用于制造飞机发动机、导弹、卫星等高科技产品。
例如，钨合金钢可以用于制造导弹的舵机；镍基合金钢可以用于制造航空发动机的叶片、燃烧室等部件；不锈钢可以用于制造航空器的外壳、管路等。
二、汽车工业在汽车工业中，特种钢也是不可或缺的材料之一。
它可以用于制造汽车发动机、变速器、底盘、车身等部件。
特种钢可以提高汽车的安全性、经济性和舒适性。
例如，高强度钢可以用于制造汽车的车身结构，可以有效地提高汽车的抗撞击性能；不锈钢可以用于制造汽车的排气管、变速器等部件，可以提高汽车的耐腐蚀性和使用寿命。
三、船舶工业在船舶工业中，特种钢也是必不可少的材料之一。
船舶的各种部件都需要使用特种钢。
例如，船舶的船体结构需要使用高强度钢，可以提高船体的承载能力和抗风浪性能；船舶的螺旋桨需要使用耐蚀性好的不锈钢，可以提高螺旋桨的使用寿命和效率；船舶的锚链、锚臂等部件需要使用高强度钢，可以提高锚链的抗拉强度和耐腐蚀性。
四、石油化工在石油化工领域，特种钢也有着广泛的应用。
石油化工设备需要使用耐腐蚀性好、高温强度高的特种钢。
例如，油井套管需要使用耐腐蚀性好的不锈钢，可以防止钻井液对套管的腐蚀；石油化工设备的反应器、换热器等部件需要使用高强度钢，可以承受高温高压的工作环境。
五、医疗器械在医疗器械领域，特种钢也有着广泛的应用。
医疗器械需要使用高纯度的特种钢，以确保医疗器械的安全性和卫生性。
例如，手术器械需要使用高纯度的不锈钢，可以避免手术器械对患者的污染；种植牙需要使用高纯度的钛合金钢，可以保证种植牙的生物相容性和长期稳定性。
特种钢在各个领域都有着广泛的应用。
特种钢的应用不仅可以提高产品的质量和性能，还可以减少产品的故障率和维修成本，因此，特种钢的应用前景非常广阔。
关于螺旋桨的一些知识螺旋桨是船舶和飞机等交通工具的重要部件，具有推动物体前进的功能。
在本文中，我们将介绍螺旋桨的工作原理、结构构造、选材等相关知识。
一、螺旋桨的工作原理螺旋桨依靠空气或水流动的原理产生推力，从而推动船舶或飞机前进。
其工作原理可简单归纳为以下几个方面：1. 流体动力学理论：根据流体动力学理论，螺旋桨叶片受到流体的作用会形成载荷，通过迎角改变和旋转速度调节，将动力转化为推进力。
2. 套氏定理：套氏定理指出，在涉及固定的螺旋桨时，液体或气体在进入螺旋桨以前，质量流率保持不变，但速度和压力会发生变化。
这种速度和压力的变化使得螺旋桨产生了推力。
二、螺旋桨的结构构造螺旋桨的结构构造通常由叶片、轴、轴套等组成。
1. 叶片：螺旋桨叶片是螺旋桨的最重要部分，其形状和数量会直接影响推力的大小和效率的高低。
通常，螺旋桨叶片会根据具体设计要求进行定制，以达到最佳的推进效果。
2. 轴和轴套：螺旋桨的轴起到支撑和固定作用，通常由高强度合金钢或碳纤维材料制成，以确保其在高速旋转时的安全可靠性。
轴套则用于固定轴与螺旋桨叶片的连接。
三、螺旋桨的选材螺旋桨的选材对于其使用寿命和推进效果有着重要影响。
常见的螺旋桨选材有以下几种：1. 铝合金：铝合金螺旋桨具有重量轻、制造成本低的优点，适用于速度较低的船舶和小型飞机。
2. 不锈钢：不锈钢螺旋桨在耐蚀性、强度和硬度方面表现出众，适用于海洋环境和高速航行的船舶和飞机。
3. 青铜：青铜螺旋桨具有较好的耐腐蚀性和抗磨损性能，适用于大型船舶和高负荷工况下的飞机。
四、螺旋桨的维护保养为了确保螺旋桨的正常运行和延长其使用寿命，维护保养工作至关重要。
以下是一些建议：1. 定期清洗：螺旋桨表面容易附着赘物，定期清洗可以减少其阻力，提高推进效率。
2. 检查叶片状态：定期检查螺旋桨叶片的变形、裂纹和磨损情况，及时修复或更换叶片，以确保其正常工作。
3. 螺母紧固：定期检查螺旋桨的连接螺母是否紧固，防止因螺母松动而导致螺旋桨脱落或异常运转。
一、钛合金钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。
世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。
20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
钛合金的密度一般在4.51g/cm3左右，仅为钢的60%，纯钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。
因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。
目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。
二、铝合金铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。
铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。
铝合金被广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。
采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。
1.4462执行标准
1.4462的执行标准是DIN 17400，该标准规定了1.4462不锈钢的化学成分、力学性能和其他要求，以确保材料的质量和使用性能。
钢级1.4462是指不锈钢材料的等级，也被称为UNS S31803/S32205、F51和SS2377。
它是一种双相不锈钢，具有高强度和优异的耐腐蚀性能。
由于其复合结构和高含量的铬、钼等合金元素，钢级1.4462表现出极高的抗凹痕腐蚀、缝隙腐蚀、均匀腐蚀、腐蚀疲劳和应力腐蚀开裂能力。
1.4462的化学成分包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、氮（N）、硫（S）和磷（P）。
具体的化学成分如下：
碳（C）：≤0.03%
硅（Si）：≤1.00%
锰（Mn）：≤2.00%
铬（Cr）：21.00-23.00%
镍（Ni）：4.5-6.5%
钼（Mo）：2.50-3.50%
氮（N）：0.08-0.20%
硫（S）：≤0.020%
磷（P）：≤0.030%
1.4462不锈钢常被用于制造螺旋桨轴等设备，螺旋桨轴是船舶和其他海洋工程中的重要部件，需要具备良好的耐蚀性和强度。
选择1.4462不锈钢作为螺旋桨轴材料可以确保其在海水和恶劣环境中的耐久性和可靠性。
螺旋槳的製造方法概述说明1. 引言1.1 概述螺旋槳作为一种重要的推进装置，广泛应用于航空航天领域、船舶工业领域以及其他领域。
它通过转动螺旋状的叶片产生推力，从而推动飞机或船只前进。
由于其关键作用和特殊要求，螺旋槳的制造方法备受关注。
1.2 文章结构本文将围绕螺旋槳的製造方法展开详细论述，并探讨了相关技术和创新发展对行业的影响。
文章主要分为以下几个部分：- 引言：对文章进行概述，介绍目的和结构。
- 螺旋槳的製造方法：对螺旋槳制造过程中涉及的材料准备、设计和制图、制造工艺步骤进行阐述。
- 重要性和应用领域：探讨螺旋槳在航空航天领域、船舶工业领域以及其他应用领域中的重要性和应用情况。
- 新技术和创新发展：介绍近年来在螺旋槳制造领域涌现的新技术和创新发展，包括三维打印技术的应用、材料研究与改进以及自动化制造流程的引入。
- 结论与展望：总结现有制造方法优缺点，展望未来螺旋槳制造技术的进展方向，并对相关产业和应用领域进行影响分析与评价。
1.3 目的本文旨在全面介绍螺旋槳的製造方法，并讨论其在航空航天、船舶工业以及其他领域中的重要性和应用。
同时，通过探讨新技术和创新发展，期望为螺旋槳制造行业带来更多的可能性和机遇。
最后，通过总结现有制造方法优缺点，并对未来技术进展进行展望，希望为相关产业提供实质性参考和启示。
2. 螺旋槳的製造方法:2.1 材料准备:在螺旋槳的製造中，选择适当的材料非常重要。
通常使用铝合金、复合材料或不锈钢等高强度材料来制造螺旋槳。
这些材料具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，能够承受航空领域和船舶工业领域复杂环境的考验。
在选择材料时，需要考虑到重量、成本和性能等方面因素。
2.2 设计和制图:在开始制造螺旋槳之前，需要进行详细的设计和制图工作。
首先，根据飞行器或船舶的特定要求和参数，确定螺旋槳的尺寸、外形和叶片数目等参数。
然后，使用计算机辅助设计软件(CAD)来绘制螺旋槳模型，并对其进行仿真分析以确保其aerodynamic 的稳定性和效率。
船用不锈钢标准一、材质标准船用不锈钢应采用符合以下要求的不锈钢材料：1.具有良好的耐腐蚀性能，能够在海洋环境下长期使用；2.具有足够的强度和韧性，能够承受船只运行时的振动和冲击；3.具有良好的加工性能和焊接性能，方便制造和维修。
二、化学成分船用不锈钢的化学成分应符合以下要求：1.含有足够的铬元素，以保证具有良好的耐腐蚀性能；2.含有适量的镍、钼等元素，以增强材料的强度和韧性；3.化学成分应符合相关标准和规范的要求。
三、机械性能船用不锈钢的机械性能应符合以下要求：1.抗拉强度和屈服点应符合相关标准和规范的要求；2.伸长率和断面收缩率应不低于一定值，以保证材料具有足够的塑性和韧性；3.硬度值应控制在一定范围内，以保证材料具有良好的加工性能和焊接性能。
四、耐腐蚀性能船用不锈钢应具有足够的耐腐蚀性能，特别是在海洋环境下的耐腐蚀性能。
应采用适当的防腐蚀措施，如表面涂层、不锈钢材等，以增强材料的耐腐蚀性能。
五、表面质量船用不锈钢的表面质量应符合以下要求：1.表面应光滑、平整，无明显的划痕、凹陷、气孔等缺陷；2.表面粗糙度应控制在一定范围内，以减少摩擦和磨损；3.对于一些需要较高精度配合的部位，其表面质量应满足设计图纸的要求。
六、尺寸公差船用不锈钢的尺寸公差应符合以下要求：1.尺寸精度应控制在一定范围内，以保证各部件的配合精度；2.对于一些需要较高精度配合的部位，其尺寸公差应满足设计图纸的要求。
七、焊缝质量船用不锈钢在焊接过程中应保证焊缝质量，符合以下要求：1.焊缝应平整、光滑，无气孔、裂纹等缺陷；2.焊缝的强度和韧性应不低于母材的强度和韧性；3.对于一些需要较高强度和韧性的部位，其焊缝质量应满足设计图纸的要求。
船用螺旋桨的材料及发展螺旋桨是舰船的一个重要部件。
采用什么材料制造螺旋桨对它的工作性能影响很大。
长期以来船用螺旋桨材料多选用铜合金，其中镍铝青铜又是首选材料。
其原因主要是：(1)铜合金的耐腐蚀性好，基本上可满足海水中螺旋桨的使用要求；(2)铜合金的熔点低，便于熔炼和铸造，铸件不需要进行热处理，经加工便可使用。
目前国内常用锰黄铜(ZHMn55-3-1)、铝锰黄铜(ZHAI 67-5-2-2)和锰铝青铜(ZQAI 12-8-3-2)，其中锰铝青铜的综合性能比锰黄铜和铝锰黄铜优异。
后续发展的更多型号不锈钢材料，对螺旋桨整体性能得到很大提高。
并且，人们也没有停止对轮船螺旋桨用更新材料和性能的探索。
镍铝青铜具有优异的耐应力腐蚀开裂、耐腐蚀疲劳、耐空泡腐蚀、耐冲蚀和抗海生物污损等性能。
镍铝青铜在耐海水腐蚀疲劳方面远远超过不锈钢和黄铜，比锰青铜还好;在耐冲蚀方面也远远高于黄铜，耐空泡腐蚀性能格外好。
镍铝青铜耐海水均匀腐蚀、空泡腐蚀和腐蚀疲劳的性能与超级双相不锈钢相当，在海水中不发生点蚀，不发生氯化物应力腐蚀开裂，其强度与奥氏体不锈钢相当，经热处理后可与双相不锈钢媲美。
镍铝青铜还具有优异的导热、导电性能，良好的耐磨损性能、焊接性能，且价格低廉。
铸造镍铝青铜的价格远远低于铸造超级双相不锈钢或超级奥氏体不锈钢。
因此从价格与腐蚀性能角度考虑，镍铝青铜完全能够满足海水管系的需要，且应用范围还在逐渐扩大。
主要用在船用螺旋桨、大型泵用叶片、紧固件、海水管件、消防龙头、阀、海水淡化装置等。
但镍铝青铜有两个主要缺点：一、是在污染海水中耐腐蚀性能下降。
二、是对选相腐蚀比较敏感。
螺旋桨用不锈钢的发展长期以来船用螺旋桨材料多选用铜合金，其中镍铝青铜又是首选材料。
其由于铜合金材料强度的大幅度提高受到限制，随着船舶的大型化和单轴功率的增大，迫切需要开发强度更高的螺旋桨材料。
此外，近年来港湾和江河水域的海水污染加剧，铜合金螺旋桨的耐蚀性能也开始出现问题。
怎么防止船用不锈钢生锈，是每个航海人必须要知道的小知识
船用不锈钢主要有3041低碳不锈钢和3161低碳不锈钢。
两种低碳不锈钢虽然都是不锈钢材质，但是由于长期在海水环境上使用，海水的盐分比较高，很容易被腐蚀，这样会影响到船用不锈钢的使用寿命。
同时，间接影响到了船体的使用寿命，所以了解一下船用不锈钢到底怎么做才能够很好地防止生锈是很有必要的，也是每个航海人应该了解的小知识。
让我们一起来看看吧！
1.酸洗钝化。
酸洗的时候一定要把船用不锈钢冲洗干净，船用不锈钢表面酸洗后会生成一层高密度的富铭氧化膜，这层膜是船用不锈钢为了在海水环境中防止海洋生物、微生物、海水的腐蚀，还有不生锈的关键。
2.使用氢弧焊工艺焊接。
氨弧焊工艺是在普通电弧焊原理的基础上，利用筑气在保护船用不锈钢的情况下进行焊接，之后打磨焊接处，再进行固熔处理。
3.船用不锈钢加工完成后，可以用添加了防锈粉的水进行冲洗。
防锈粉是一种水溶性防锈产品，在密闭空间内气化Ve1粒子渗透到船用不锈钢各个角落，形成一个分子
保护层，防止船用不锈钢生锈。
4.在运输过程中尽量使用独立包装，避免船用不锈钢之间发生碰撞而损伤的情况。
以上就是防止船用不锈钢生锈的方法了，你应该有所了解了吧！而且这个方法不仅仅是船用不锈钢可以使用，其他的不锈钢也一样可以使用。
船用螺旋桨定义两个或多个叶片与毂相连，其叶面为螺旋面或近似螺旋面的船用推进器。
简介螺旋桨由桨毂和若干径向地固定于毂上的桨叶所组成的推进器，俗称车叶。
螺旋桨安装于船尾水线以下，由主机获得动力而旋转，将水推向船后，利用水的反作用力推船前进。
螺旋桨构造简单、重量轻、效率高，在水线以下而受到保护。
普通运输船舶有1～2个螺旋桨。
推进功率大的船，可增加螺旋桨数目。
大型快速客船有双桨至四桨。
螺旋桨一般有3～4片桨叶,直径根据船的马力和吃水而定,以下端不触及水底，上端不超过满载水线为准。
螺旋桨转速不宜太高,海洋货船为每分钟100转左右，小型快艇转速高达每分钟400～500转，但效率将受到影响。
螺旋桨材料一般用锰青铜或耐腐蚀合金，也可用不锈钢、镍铝青铜或铸铁。
60年代以来，船舶趋于大型化，使用大功率的主机后，螺旋桨激振造成的船尾振动、结构损坏、噪声、剥蚀等问题引起各国的重视。
螺旋桨激振的根本原因在于螺旋桨叶负荷加重，在船后不均匀尾流中工作时容易产生局部的不稳定空泡，从而导致螺旋桨作用于船体的压力、振幅和相位都不断变化。
类型在普通螺旋桨的基础上，为了改善性能，更好地适应各种航行条件和充分利用主机功率，发展了以下几种特种螺旋桨。
可调螺距螺旋桨简称调距桨，可按需要调节螺距，充分发挥主机功率;提高推进效率,船倒退时可不改变主机旋转方向。
螺距是通过机械或液力操纵桨毂中的机构转动各桨叶来调节的。
调距桨对于桨叶负荷变化的适应性较好，在拖船和渔船上应用较多。
对于一般运输船舶，可使船-机-桨处于良好的匹配状态。
但调距桨的毂径比普通螺旋桨的大得多，叶根的截面厚而窄，在正常操作条件下，其效率要比普通螺旋桨低，而且价格昂贵，维修保养复杂。
导管螺旋桨导管螺旋桨在普通螺旋桨外缘加装一机翼形截面的圆形导管而成。
此导管又称柯氏导管。
导管与船体固接的称固定导管，导管被连接在转动的舵杆上兼起舵叶作用的称可转导管。
导管可提高螺旋桨的推进效率，这是因为导管内部流速高、压力低,导管内外的压力差在管壁上形成了附加推力;导管和螺旋桨叶间的间隙很小,限制了桨叶尖的绕流损失;导管可以减少螺旋桨后的尾流收缩，使能量损失减少。
文章编号:100321545(2002)0620043204船舶螺旋桨用不锈钢的发展方正春(洛阳船舶材料研究所 洛阳 471039)摘 要 概述了船舶螺旋桨用不锈钢的发展,给出了几种性能优良的不锈钢螺旋桨材料,阐述了不锈钢作为螺旋桨材料的优缺点。
关键词 不锈钢 铜合金 螺旋桨中图分类号:TG142.71,U664.34 文献标识码:ADevelopment of the Stainless Steel of Marine PropellerFang Zhengchun(Luoyang Ship Material Research Institute,Luoyang471039,China)Abstract The development of the stainless steel for marine propeller is reviewed.S ome types of stainless steel used in propeller have good properties.And in this paper,author also give the comparison between stainless steel and cop2 per alloy for marine propeller and show the advantages and disadvantages of stainless steel.K eyw ords Stainless steel Copper alloy Propeller 长期以来船用螺旋桨材料多选用铜合金,其中镍铝青铜又是首选材料。
其原因主要是:(1)铜合金的耐腐蚀性好,基本上可满足海水中螺旋桨的使用要求;(2)铜合金的熔点低,便于熔炼和铸造,铸件不需要进行热处理,经加工便可使用。
由于铜合金材料强度的大幅度提高受到限制,随着船舶的大型化和单轴功率的增大,迫切需要开发强度更高的螺旋桨材料。
此外,近年来港湾和江河水域的海水污染加剧,铜合金螺旋桨的耐蚀性能也开始出现问题。
因工业废水和城市污水的排放,使海水中的有机物大量增加,导致厌气性硫酸盐还原菌大量繁殖。
海水中的硫酸盐被还原后产生了对铜合金具有强烈腐蚀作用的硫离子。
因此,铜合金螺旋桨因这种腐蚀所造成的破坏常有发生,甚至仅使用数日螺旋桨表面便发黑且粗糙不堪。
取代铜合金的不锈钢螺旋桨材料便成为螺旋桨材料开发的新方向。
本文就船舶螺旋桨用不锈钢的发展及其优缺点概要地加以论述。
收稿日期:20022022071 螺旋桨用不锈钢的发展1.1 13%Cr和18%Cr钢13%Cr钢是最早用于螺旋桨的马氏体型不锈钢[1],名义成分为13Cr21Ni21Mo。
这种钢在海水中有良好的耐蚀性,在0℃的海水中不会产生间隙腐蚀和点蚀,非常适用于冰区航行的船舶螺旋桨,北欧各国和前苏联已大量采用此钢。
但是,这种不锈钢在含中性盐类的海水中使用耐蚀性不佳,有产生间隙腐蚀和点蚀的倾向。
此外,这种钢铸件必须进行固熔热处理,给整体铸造螺旋桨的生产带来困难。
18%Cr钢属于铁素体型不锈钢[2],在退火状态下使用。
由于其强度不高,尤其是腐蚀疲劳强度较低,这是使用中的致命缺点。
1.2 1828和1724p H钢1828不锈钢为奥氏体型不锈钢。
这种钢用于大型螺旋桨时,不仅强度不足,而且晶间腐蚀和点蚀非常敏感,在海水中使用存在着各式各样的问题。
第17卷第6期 材 料 开 发 与 应 用 2002年12月1724p H钢是美国Armco公司开发的析出硬化型不锈钢[3]。
由于含有δ2铁素体相,对缓冷的大型铸件易导致脆化,不进行复杂的热处理,不能作为螺旋桨材料使用。
1.3 MCF不锈钢MCF(Mitsubishi Cupro2Ferrous alloy)不锈钢是日本三菱重工开发的在污染海水环境下使用的螺旋桨材料[1]。
在确定成分时,为保证对污染海水的耐蚀性,添加了必要的铬,以形成钝态膜;为防止局部腐蚀的发生和发展,添加了必要的镍、锰和钼。
MCF不锈钢的化学成分见表1,力学性能见表2。
表1 MCF的化学成分(w) % Fe Mn Ni Cr Cu Mo Si C余量15～3010～205～12<7.53～6<1.0<0.08表2 MCF的力学性能编号σbΠMPaσ0.15ΠMPaδ5Π%HB壁厚Πmm 151518864.811130 250218362.011660 348819165.4111100 MCF不锈钢的金相组织为单一的面心立方的γ相。
显然,单相组织对材料的耐蚀性是有利的。
只要含碳量不超过0.08%,便不会出现有损于MCF耐蚀性的碳化铬和σ相。
MCF不锈钢具有以下特点:(1)MCF的静态强度与高强度黄铜大体相当,但作为螺旋桨设计应力标准的动态腐蚀疲劳强度和抗空泡剥蚀性却与镍铝青铜一样。
(2)MCF的熔点较一般铸钢都低,固相温度为1270℃,液相温度为1325℃,因此便于熔炼和铸造。
采用现有的熔铜中频或工频感应电炉便可生产,而且铸造状态也可保持其力学性能和腐蚀疲劳强度。
MCF不锈钢适用于一般商船螺旋桨,并以中、小桨为主。
到1974年止,已有100多只桨装船使用,未曾出现任何事故。
1.4 MSS不锈钢MSS(Mitsubishi Special Steel)不锈钢是三菱重工开发的用于大型螺旋桨的高强度特殊钢[4]。
确定化学成分时,为提高强度,使之成为沉淀硬化型钢,基体组织为马氏提组织,抑制钢析出δ2铁素体相;为提高耐蚀性,尽量添加较多的铬。
最终确定的化学成分见表3,力学性能见表4。
表3 MCRS的化学成分(w) % C Si Mn Cr Ni Mo Co Cu B Fe<0.150.01～0.90.1～1.58.0～13.0 2.0～8.0 1.0～5.0 2.0～5.00.5～5.00.001～0.005余量 表4 MSS的力学性能状态σ0.2ΠMPaσbΠMPaδΠ%HB急冷6230.4363 12℃Πh缓冷772118815.2370 6℃Πh缓冷650107917.6341缓冷和时效1052112310.4363MSS钢即使在非常缓慢的冷却速度下也可淬成马氏体组织,强度和韧性都较优异,很适合制作诸如螺旋桨这样的大型铸件。
特别是如果在500～600℃加热,会产生所谓的“时效硬化”,使强度和韧性进一步提高。
如表4所示,MSS钢的拉伸强度是现用镍铝青铜螺旋桨的1.7倍,屈服强度和硬度则是镍铝青铜的2倍多。
当冷却速度过快时,MSS钢的强度和塑性都有下降的趋势,这时应进行缓冷热处理。
显然,当进行单叶片组合焊桨施工或桨的补焊后也需缓冷热处理。
・44・材 料 开 发 与 应 用 2002年12月MSS钢虽然通过添加Cr、Ni、Mo和Cu等元素使耐蚀性提高,但在海水中也会出现点蚀。
实船使用时,应采用外加电流阴极保护。
此外,MSS钢的硬度很高,如果加工量过大,叶片的加工将非常困难,所以,常采用单铸叶片,提高铸件的尺寸精度,减少加工余量,最后将各个叶片组成一整体。
MSS不锈钢作为螺旋桨材料有如下优点:(1)由于强度高,在设计条件相同的情况下, MSS不锈钢螺旋桨的重量较轻,仅为镍铝青铜的70%左右,从而使船尾轴承的故障大为减少。
(2)因强度高,桨叶的叶片厚度减薄,与镍铝青铜相比,其效率提高1%～3%。
(3)可制造薄叶化和多叶化的螺旋桨,减轻了桨的振动,降低了噪声。
(4)采用焊接组合的方法,可制造出大型螺旋桨。
用MSS钢制造的直径为1830mm的4叶桨,已安装使用在长崎造船所的“Hiyodori2Maru”船上。
为获得大型桨的制造经验,用焊接组合的方法,试制了一只直径达5.7m的大型螺旋桨,并已投入使用。
1.5 MCRS不锈钢MCRS(Mitsubishi Corrosion Resistance Steel)是三菱重工开发的耐蚀不锈钢[5,6]。
开发的基本思路是,为确保螺旋桨材料最重要的腐蚀疲劳强度,所开发材料的拉伸强度应达到883～980MPa,因此,其金相组织应以马氏体为基。
从防止应力腐蚀开裂的角度考虑,又希望降低其屈服强度,这就需要有残留奥氏体存在。
另外,为保持良好的耐蚀性,铬含量应大于16%,而铬含量的增加又会使铁素体量增加,从而降低冲击韧性,因此,也需要有奥氏体存在。
可是,残留奥氏体过多,不仅使拉伸强度下降,而且抗空泡剥蚀性也变差,因此,残留奥氏体量以控制在5%～30%的范围为佳。
MCRS钢的金相组织为马氏体、铁素体和奥氏体三相组织组成。
Cr当量w(Cr)=w(Cr)+ w(Mo)+1.5w(Si)为17%～20%,Ni当量w (Ni)=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)为6%～9%。
考虑到耐蚀性,C含量应在0.04%以下。
MCRS的化学成分见表5,力学性能见表6。
表5 MCRS的化学成分(w) % C Si Mn Cr Ni Mo Co P S Fe<0.04<1.5<3.017～19 5.0～6.50.5～2.0<1.5<0.04<0.04余量表6 MCRS的力学性能状态σ0.2ΠMPaσbΠMPaδΠ%HB900～950℃×10h(空冷)294～490883～98010～30200～300 MCRS钢的腐蚀疲劳强度大约为294MPa,比铜合金高得多,抗空泡剥蚀性是铜合金的1.6倍。
到1991年止,日本先后为迎宾船、捕鲸船、油船和高速艇等24艘船舶配置了36只这种材料的螺旋桨,业绩辉煌。
但是,用这种钢制造螺旋桨比用铜合金制造要困难得多。
首先,该钢需要在高温下进行固熔处理,导致螺旋桨铸件变形,给螺旋桨铸造工艺设计带来困难;其次,不锈钢的熔点高,需要较高的浇注温度,对造型材料有更高的耐火度要求。
下面就MCRS钢制造螺旋桨时应注意的问题加以概述。
(1)铸造方案以直径为4800mm单叶螺旋桨为例,其铸造方案见图1。
图1 铸造方案・54・第17卷第6期 方正春:船舶螺旋桨用不锈钢的发展当螺旋桨叶片面积较大且叶片较薄时,Cr含量多的熔液极易氧化产生氧化物,所以,直浇口和内浇口应确保液流平稳、快速浇注,并应设置排出氧化物的外溢冒口。
为适应螺旋桨的凝固过程,在桨叶的根部应附加冷铁,在桨毂内面应附加工艺补贴的飞边。
(2)造型根据螺旋桨的形状和几何尺寸的特点,造型方法可采用刮板法和实模法,型心采用实模法。
涂料采用氧化锆基涂料,个别地方应涂刷两道。
为防止渗碳,不用呋喃树脂砂型而采用载卡尔自硬砂型,桨叶叶面的面砂和芯砂为耐火度高的铬铁矿砂。
为防止不锈钢薄壁铸件常见的皱纹,铸型应充分预热干燥,在叶缘处应适当加厚,保证液流通畅。
此外,在桨叶的根部使用外冷铁,在桨毂内面使用内冷铁。
