特殊鋼在化工機(jī)械制造中的應(yīng)用

王洪俠(錦州開元石化有限責(zé)任公司， 遼寧 錦州 121001)

特殊鋼在化工機(jī)械制造中的應(yīng)用

王洪俠(錦州開元石化有限責(zé)任公司， 遼寧 錦州 121001)

在很多重要的工業(yè)部門中使用特殊材料。在化工機(jī)械制造中有效運(yùn)用這些獨(dú)特性質(zhì)的材料，使其能夠在特殊的環(huán)境中進(jìn)行工作。其中使用最為廣泛的材料就是鋼，也就是特殊性能的鋼。

特殊性能鋼；化工機(jī)械制造；作用

0 引言

機(jī)械工程所使用的材料主要是以金屬材料為主體，因?yàn)榻饘俨牧暇哂泻芏嗟膬?yōu)點(diǎn)，為了促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，一些獨(dú)特的性能材料也被大量運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)中去，比如特殊性能鋼。

1 化工機(jī)械制造中特殊鋼的發(fā)展

碳含量為0.12%～0.30%的低碳鋼,以滲碳的方式可以保證表面的含碳量上升到0.8%～1.0%,利用淬火的方式，讓其在低溫的環(huán)境中回火。保證其表層的堅(jiān)韌性和耐磨性，主要使用在齒輪制造和凸輪部件中。因?yàn)槠湫阅鼙容^穩(wěn)固，第一要保證鋼材淬透性的均勻和統(tǒng)一，在鋼中適當(dāng)?shù)娜谌隒r、Mn、Mo、B等合金元素，這樣可以大大的增加鋼的淬透性，保證碳含量和合金元素含量能夠控制在合理的范圍中。

在高溫滲碳的過程中，要保證奧氏體晶粒的適度性，所以需要使用直接淬火技術(shù)，在滲碳溫度中，需要利用相應(yīng)的碳化物、氮化物或碳氮化物來防止晶粒長(zhǎng)大，使其晶粒大小控制在合理的范圍中。這時(shí)可以融入強(qiáng)碳氮化物形成元素如Mo、Ti、V、Nb等，在國(guó)際系統(tǒng)中主要使用Mo系或Mo-V系,我國(guó)一般使用Ti系。

當(dāng)鋼材具備一定的強(qiáng)度和韌性之后，就不容易產(chǎn)生齒根彎曲和斷裂的情況，表面接觸疲勞是滲碳齒輪件喪失其基本效用的主要模式。為了加強(qiáng)鋼自身的強(qiáng)度性，就需要對(duì)鋼中的雜質(zhì)數(shù)量、空間和大小進(jìn)行嚴(yán)格控制。

窄淬透性帶是滲碳鋼發(fā)展的主要方向，現(xiàn)在的滲碳齒輪需要保證其淬透性，只有符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼種才能進(jìn)行制作。Cr-Mo系合金鋼中的淬透性比較穩(wěn)固，得到了人們的普遍關(guān)注，也是現(xiàn)在國(guó)際市場(chǎng)上最受歡迎的鋼種之一。我國(guó)現(xiàn)在也對(duì)該鋼種進(jìn)行了大量的生產(chǎn)。元素B在加強(qiáng)其淬透性方面發(fā)揮了重要的效用，它不但經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而且效果比較明顯，很多國(guó)家都在研究和制作具有B元素的滲碳鋼。為了保持其內(nèi)部的穩(wěn)定性，需要對(duì)硼含量的范圍進(jìn)行嚴(yán)格的把控，而且因?yàn)锽容易與N化合生成BN，這樣容易造成硼含量的降低，所以需要對(duì)N的影響因素進(jìn)行深入的研究，氮的含量不同，使得鋼中的硼含量也需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和控制。

2 化工機(jī)械制造中特殊鋼的應(yīng)用

為了加強(qiáng)碳滲透的生產(chǎn)水平，提升滲碳溫度是最為有效的方式之一。大量實(shí)驗(yàn)表明，滲碳溫度現(xiàn)在基本上保持在930℃。如果把其提升到980℃ ,能夠大大的降低相同滲碳層中滲碳時(shí)間，如果滲碳溫度持續(xù)上升為1050℃ ,會(huì)使得滲碳時(shí)間減少為原來的60%。如果提升滲碳溫度之后，還要使用滲碳直接淬火技術(shù)，就需要在鋼中融入高溫中還能保持穩(wěn)固性的碳氮化物形成元素,Nb的效用比較明顯。日本大同鋼鐵公司研究的0.2%C、0.10%Si、0.50%Mn、1.0%～2.0%Cr、0.0015%B、0.05%Nb鋼在1050℃滲碳中還能維持大約ASTM 8級(jí)的奧氏體晶粒度。鋼鐵研究總院與寶鋼和撫順特鋼現(xiàn)在共同研制的新鋼種中也含有Nb元素，980℃滲碳溫度中能夠維持大約ASTM 9級(jí)的晶粒度。

對(duì)鋼中的氧含量和硫含量進(jìn)行嚴(yán)格的把控，能夠減少鋼中雜質(zhì)的數(shù)量，能夠進(jìn)一步加強(qiáng)滲透鋼的使用時(shí)間。鋼中氧含量和鋼液中碳氧的平衡效用有關(guān)，低碳鋼和高碳鋼相對(duì)比，前者的含氧量要高一些。所以現(xiàn)在需要進(jìn)一步加強(qiáng)滲透鋼中的含氧比例，高水平的滲碳鋼需要使用高水準(zhǔn)的精煉脫氧技術(shù)?，F(xiàn)在滲碳鋼中的氧含量控制比較合理，基本上維持在20× 10- 6以下。

鋼中硫化物通常情況下不會(huì)出現(xiàn)液析，主要對(duì)鋼中的硫含量進(jìn)行縮減，在其快速凝固的過程中對(duì)硫化物進(jìn)行加速冷卻，保證硫化物中的有效析出溫度大大降低，使其維持在1300℃以下,這樣就能保證硫化物的大小，使其控制在合理的范圍中，還可以去除危害作用。

我國(guó)現(xiàn)在生產(chǎn)的滲透鋼主要是以20CrMnTi為主體，但是含鈦鋼容易出現(xiàn)液析的狀況，從而對(duì)鋼的韌性造成損害。以滲碳溫度為基礎(chǔ)，為了促使一定體積分?jǐn)?shù)的Ti(C,N)顆粒的正常發(fā)展，可以釘扎晶界以此來預(yù)防奧氏體晶粒的發(fā)展，還可以適當(dāng)?shù)臏p少鋼中鈦含量，這樣就會(huì)減輕液析情況的出現(xiàn)。而且，還要對(duì)N的影響因素進(jìn)行綜合性的考慮，因?yàn)榈坎煌?，所以在鋼中鈦含量也需要進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)變和調(diào)節(jié)。鋼鐵研究總院與萊蕪鋼鐵集團(tuán)一起研究了鈦含量為20CrMnTiH鋼，該鋼種有效的解決了液析TiN的問題,并且氧化物和硫化物的數(shù)量也要進(jìn)行嚴(yán)格的把控，保證其接觸疲勞的次數(shù)為107次以上,和過去的20CrMnTiH鋼進(jìn)行對(duì)比，其效果也上升了一個(gè)檔次。鋼鐵材料是化工機(jī)械中的重要元素，其中機(jī)械制造所運(yùn)用的結(jié)構(gòu)鋼將來的發(fā)展空間十分巨大。

[1]張明文,李桂芬,曲洪巖等.TA10鈦-鋼復(fù)合板換熱器管箱的焊接工藝[J].中國(guó)化工裝備,2014,(1):36-39.

[2]焦健.論在化工機(jī)械制造中特殊性能鋼的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2014,(1):16-17.

王洪俠(1977- )，女，遼寧錦州人，工程師 研究方向：壓力容器設(shè)計(jì)、制造。