船用cf-iso型高速透气阀生产厂商（船用柴油机的应用）
船用cf-iso型高速透气阀生产厂商（船用柴油机的应用）将试样进行理化检测 按照标准GB/T 2975-1998《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》、GB/T 228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》和GB/T 229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》进行力学性能试验 Incoloy925合金力学性能要求及实测结果见表2。一级时效处理:将工件放在中温箱式电炉中 经740℃× (6.0～9.0) h保温 保温结束后 将工件取出 迅速、垂直投入到自来水水槽中快速冷却至100℃以下 然后出水槽空冷至室温。二级时效处理:将工件再放在井式回火电炉或中温箱式电炉中 经620℃× (18.0～18.5) h保温 保温结束后 将工件投入到自来水水槽中快速冷却至100℃以下 出水槽空冷至室温。1Cr17Ni2钢为马氏体耐酸不锈钢 其主要化学成分见表1。通过淬回火虽然能够获得图纸规定的抗拉强度≥965MPa。但该材料制作
某型船用大功率柴油机主机 该机携带一台海水冷却泵 冷却泵由泵壳、叶轮、轴承、齿轮、水泵轴和锁紧螺母等组成 水泵轴选用材料为马氏体耐酸不锈钢1Cr17Ni2 经调质处理后抗拉强度≥860 MPa;但该材料制作的海水泵轴在服役期间发生多次海水泵轴断裂失效事故。在对失效海水泵轴实物的外观检查中发现:断裂部位处于装夹齿轮（∅54mm）和水泵轴直径（∅45mm）过渡处 (图1) ;采用SEM观察失效海水泵轴断口附近基体的形貌组织 (图2) 可知 失效的主要原因是海水泵轴在服役期间承受交变载荷 在海水中的Na 、K 、Cl-等作用下 在应力集中部位与叶轮 (CuNi14Al) 产生电极电位差 其应力腐蚀导致了水泵轴零件的断裂。
应力腐蚀断裂是指受拉伸应力作用的构件在某些特定的环境中发生脆性断裂的现象。它是应力与化学介质协同作用下引起的金属断裂 不是应力与腐蚀破坏作用的简单迭加。一般认为 发生应力腐蚀断裂 (SCC) 需具备3个基本条件 即敏感的材料、特定的环境和拉伸应力。与此相对应 已发现的应力腐蚀有如下主要特征: (1) 发生应力腐蚀必须有拉伸应力或拉伸应力分量的作用。引起应力腐蚀断裂所需的应力很小 一般都低于材料的屈服强度。 (2) 只有某些金属-介质的组合才会发生应力腐蚀断裂。 (3) 应力腐蚀断裂是一种滞后破坏过程 其断裂速度约在10-8～10-6m/s数量级 远大于没有应力时的腐蚀速度 又远小于单纯力学因素引起的断裂速度。应力腐蚀断裂宏观上属于脆性断裂 而影响应力腐蚀的因素主要为冶金过程、力学参数、环境因素等。
拉伸应力的存在是材料发生应力腐蚀断裂的根本原因。拉伸应力的来源包括外加载荷、残余应力和腐蚀产物的嵌入应力 这3类应力可以代数迭加 净应力便是应力腐蚀断裂过程的推动力;在工程中往往存在工作应力 但实际上由残余应力导致的应力腐蚀断裂 (SCC) 事故居主导地位。
环境因素无法人为改变 可以进行材料与工艺的改进以适应环境。拉伸应力的降低可以通过以车代磨的加工方法取代磨削的加工方法 达到降低工件表面及表面过渡圆角处残余应力的目的。同时 需要选择一种钢 具有耐腐蚀、耐氧化、耐氢气泡腐蚀、裂隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀的性能。
1Cr17Ni2钢为马氏体耐酸不锈钢 其主要化学成分见表1。通过淬回火虽然能够获得图纸规定的抗拉强度≥965MPa。但该材料制作的水泵轴耐海水腐蚀性差 曾发生多次断裂事故。为了解决水泵轴断裂的问题 经咨询分析后 选择了新材料Incoloy925合金 (表1) 。该合金主要用于含H2S、石油、天然气 硫酸、磷酸、海洋业的环境中 在高温环境中 (260℃/500h) 仍具有很高的热强性。但查阅相关钢号的国内外钢材手册 均无其固溶 时效处理的热处理工艺及参数资料 仅有该材料的材料化学成分[1]。
经大量热处理试验 确定了Incoloy925合金材料的最终热处理工艺参数。
工件和试样 (准60mm×400mm) 经中温箱式电炉预热 参数为:850℃× (1.5～2.0) h 保温结束后转移至高温箱式电炉加热 参数为1040℃×1.0h 保温结束后 将工件垂直放入光亮快速淬火油槽中 快速冷却至70℃以下 出油槽 控油、清洗。
一级时效处理:将工件放在中温箱式电炉中 经740℃× (6.0～9.0) h保温 保温结束后 将工件取出 迅速、垂直投入到自来水水槽中快速冷却至100℃以下 然后出水槽空冷至室温。二级时效处理:将工件再放在井式回火电炉或中温箱式电炉中 经620℃× (18.0～18.5) h保温 保温结束后 将工件投入到自来水水槽中快速冷却至100℃以下 出水槽空冷至室温。
将试样进行理化检测 按照标准GB/T 2975-1998《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》、GB/T 228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》和GB/T 229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》进行力学性能试验 Incoloy925合金力学性能要求及实测结果见表2。
由表2可见 Incoloy925新材料的抗拉强度≥965 MPa 屈服强度≥758 MPa 伸长率≥18% 冲击功AKU2≥48.5 J 硬度为260～380HBW 力学性能符合技术要求。由Incoloy925制作的海水泵轴经船装1000 h试验后 性能指标均满足设计要求 海水泵轴再未发生断裂时效问题。这是由于Incoloy925高温镍基合金添加了少量Ti、Al元素 通过固溶 时效处理后使γ相质点、Ni3 (Al Ti) 沉淀硬化 提高了合金的硬度和强度 使其具有耐氧化、耐腐蚀的特点 特别适合应用于海洋环境中。
Incoloy925高温镍基合金海水泵轴的力学性能满足技术要求 经装船1000 h长时间试验后 海水泵轴再未发生断裂失效问题。现已将原船用材料1Cr17Ni2海水泵轴换装为Incoloy925新材料海水泵轴。
