名称:不锈钢轮
材质:ZG0Cr25Ni7Mo2N
热处理要求:固溶化处理,Rm≥630N/m㎡;Rp0.2≥400N/m㎡;8≥20%;硬度200~280HB.
1. 零件常见的失效形式及应具备的性能
该零件用在处于海水介质的设备中。海水中含有较高的Cl-和其他腐蚀成分,对零件能引起严重的点腐蚀和缝隙腐蚀,严重时将轮腐蚀穿孔,难以继续使用。所以,海水用设备零件除有一定的力学性能要求外,最重要的一点是要求耐海水腐蚀,即耐含Cl-介质的腐蚀。
2. 材料选用原则及热处理方法选择
双相不锈钢是新发展起来的钢种,与其他不锈钢相比,最大的特点就是耐含Cl-介质的腐蚀性能好,ZG0Cr25Ni7Mo2N 就是双相不锈钢中比较优良的一种。其耐蚀当量PREN>30,而且,通过正确的热处理,可获得铁素体相和奥氏体相比例各占50%左右的组织,能发挥出最大的耐腐蚀能力。还具有比铁素体不锈钢或奥氏体不锈钢更好的力学性能,所以,这个零件选用了
0Cr25Ni7Mo2N 双相不锈钢。进行固溶处理,达到性能要求。
3. 零件主要加工工序
铸造-粗加工-固溶处理(A)-性能检验-机械加工-探伤-机械加工-消除应力(B)-机械加工-检验。
4. 热处理工艺分析及注意问题
a. 固溶处理
双相不锈钢含有较高含量的合金元素,在铸造冷却过程中,可能析出许多含铬的碳化物、氮化物或其他金属相,这些析出相的存在不但使钢的塑性和韧性降低,还会成为点腐蚀源,加速点腐蚀。固溶处理的作用就是最大限度地消除析出相,提高双相不锈钢的塑性、韧性和抗点腐蚀能力。ZGOCr25Ni7Mo2N的固溶处理加热温度选择在1080~1100℃.温度太低,析出相不能充分溶解;温度太高,会使组织中的铁素体含量增加,对于锻件还会使晶粒粗大,不仅影响了力学性能,也对保证抗点腐蚀性能不利。固溶保温时间中考虑了装炉系数,比理论计算值偏大。具体的工艺见图8-16.
固溶冷却应急速冷却,一般用水冷。
对于形状复杂、可能存在较大铸造应力的零件,应采用低温装炉和慢速升温。因为双相不锈钢中含许多析出相,使钢的脆性增大,对应力的吸收能力差,如果加热速度快,由于原铸造应力和淬火加热应力的重叠,可能产生加热裂纹。这种裂纹一般发生在450℃温度以下的加热过程中,这一点尤应引起注意。
b. 消除应力处理
双相不锈钢固溶处理后已具有较高的塑性和韧性,对加工应力的吸收能力较强,如果加工量不大,可以不进行消除应力处理,但是,对于这个零件有较严格的技术要求,对尺寸稳定性要求也高,为此,加了一个消除应力工序,见图8-17。尽管在240~260℃消除应力作用不很明显,但至少能缓和应力峰值和改善应力分布,这一温度高于零件实际使用温度,至少能保证叶轮在工作条件下的应力相对稳定,对减小应力腐蚀倾向可起到一定的缓解作用。
消除应力温度越高,对消除应力的作用越明显,但对双相不锈钢,不能采用更高的消除应力温度,是因为担心会有新的析出相产生。
由于消除应力温度较低,所以,加长了保温时间,以使消除应力的作用更好一些。