名稱:鐵素體不銹鋼輪
材質:ZGCr28
熱處理要求:
a. 退火硬度≤180HB.
b. 采用硫-氮-碳共滲處理:硬度≥800HV;深度≥0.3mm.
1. 零件常見失效形式及應具備的性能
該零件用于從地下深處抽取鹽鹵液體介質的設備中,該介質引起的腐蝕是其失效的主要形式。同時,設備是在細長軸上連續安裝數十個葉輪,在設備運轉時,由于軸的撓度引起葉輪與中殼之間的摩擦,產生磨損和咬合粘連,影響設備的正常運轉,因此,要求葉輪與中殼之間要有好的抗咬合能力和抗磨損能力。
2. 材料選用原則及熱處理工藝選擇
根據設備的工作條件,選用ZGCr28鐵素體不銹鋼,可以有效地抵抗所取介質的腐蝕。為解決葉輪與中殼之間的磨損、咬合,采用硫-氮-碳共滲工藝方法,ZGCr28 可以在共滲條件下具有優良的抗磨損、抗咬合能力和硬度。
3. 零件主要加工工序
鑄造-退火(A)-機械加工-硫-氮-碳共滲(B)-清理檢查。
4. 熱處理工藝分析及應注意的問題
a. 退火
ZGC28是典型的鐵素體不銹鋼,鑄造后采用退火處理,主要是消除鑄造應力,便于加工,提高耐腐蝕能力。
鐵素體不銹鋼退火工藝見圖8-18。鐵素體不銹鋼退火溫度在720~750℃,這一溫度可以使鑄造冷卻時產生的σ相和475℃脆性得以消除,提高塑性、韌性和耐腐蝕能力。鐵素體不銹鋼的退火溫度不能更高,以防止高溫脆性。
這種泵的葉輪較小,考慮處理時有較大的裝爐量,保溫時間比理論計算值偏長。鐵素體不銹鋼退火與馬氏體不銹鋼退火的另一區別是采用空氣冷卻,而不是爐冷,這同樣是為了防止緩慢冷卻時可能有析出相。
b. 硫-氮-碳共滲。
硫-氮-碳共滲工藝見圖8-19。
從圖8-19見,這個工藝分三個部分。
①. 預熱
共滲前的預熱是采用井式電爐進行的,加熱到300~350℃即可。這是為使工件在共滲前能消除表面水分,提高工件溫度,既防止工件直接進入共滲爐時的迸濺,又防止工件入共滲爐時,鹽浴降溫太多。
②. 共滲
葉輪共滲的主要目的是抗咬合,抗磨損,共滲鹽浴溫度取560~580℃,保溫時間45~60min,鹽浴成分控制為CNO-: 36%~39%;S2-: 2×10-3%~3×10-3%.
③. 冷卻
為保證共滲效果,降低CN-的排放濃度,采用氧化浴冷卻。氧化浴溫度為370~390℃.工件在氧化浴保溫后出爐油冷。
硫-氮-碳共滲時應遵守工藝守則,注意滲前滲后的處理,確保共滲質量。
從理論上講,鐵素體不銹鋼在共滲溫度(560~580℃)范圍可能會有脆性相析出,但考慮到保溫時間較短,而零件又對沖擊韌性無太高的要求,所以,葉輪允許采用硫-氮-碳共滲工藝,事實也證明,采用這種工藝是可以滿足使用要求的。