特殊钢在化工机械制造中的应用

王洪侠(锦州开元石化有限责任公司， 辽宁 锦州 121001)

特殊钢在化工机械制造中的应用

王洪侠(锦州开元石化有限责任公司， 辽宁 锦州 121001)

在很多重要的工业部门中使用特殊材料。在化工机械制造中有效运用这些独特性质的材料，使其能够在特殊的环境中进行工作。其中使用最为广泛的材料就是钢，也就是特殊性能的钢。

特殊性能钢；化工机械制造；作用

0 引言

机械工程所使用的材料主要是以金属材料为主体，因为金属材料具有很多的优点，为了促进社会经济的快速发展，一些独特的性能材料也被大量运用到各个行业中去，比如特殊性能钢。

1 化工机械制造中特殊钢的发展

碳含量为0.12%～0.30%的低碳钢,以渗碳的方式可以保证表面的含碳量上升到0.8%～1.0%,利用淬火的方式，让其在低温的环境中回火。保证其表层的坚韧性和耐磨性，主要使用在齿轮制造和凸轮部件中。因为其性能比较稳固，第一要保证钢材淬透性的均匀和统一，在钢中适当的融入Cr、Mn、Mo、B等合金元素，这样可以大大的增加钢的淬透性，保证碳含量和合金元素含量能够控制在合理的范围中。

在高温渗碳的过程中，要保证奥氏体晶粒的适度性，所以需要使用直接淬火技术，在渗碳温度中，需要利用相应的碳化物、氮化物或碳氮化物来防止晶粒长大，使其晶粒大小控制在合理的范围中。这时可以融入强碳氮化物形成元素如Mo、Ti、V、Nb等，在国际系统中主要使用Mo系或Mo-V系,我国一般使用Ti系。

当钢材具备一定的强度和韧性之后，就不容易产生齿根弯曲和断裂的情况，表面接触疲劳是渗碳齿轮件丧失其基本效用的主要模式。为了加强钢自身的强度性，就需要对钢中的杂质数量、空间和大小进行严格控制。

窄淬透性带是渗碳钢发展的主要方向，现在的渗碳齿轮需要保证其淬透性，只有符合标准的钢种才能进行制作。Cr-Mo系合金钢中的淬透性比较稳固，得到了人们的普遍关注，也是现在国际市场上最受欢迎的钢种之一。我国现在也对该钢种进行了大量的生产。元素B在加强其淬透性方面发挥了重要的效用，它不但经济实惠，而且效果比较明显，很多国家都在研究和制作具有B元素的渗碳钢。为了保持其内部的稳定性，需要对硼含量的范围进行严格的把控，而且因为B容易与N化合生成BN，这样容易造成硼含量的降低，所以需要对N的影响因素进行深入的研究，氮的含量不同，使得钢中的硼含量也需要进行相应的调整和控制。

2 化工机械制造中特殊钢的应用

为了加强碳渗透的生产水平，提升渗碳温度是最为有效的方式之一。大量实验表明，渗碳温度现在基本上保持在930℃。如果把其提升到980℃ ,能够大大的降低相同渗碳层中渗碳时间，如果渗碳温度持续上升为1050℃ ,会使得渗碳时间减少为原来的60%。如果提升渗碳温度之后，还要使用渗碳直接淬火技术，就需要在钢中融入高温中还能保持稳固性的碳氮化物形成元素,Nb的效用比较明显。日本大同钢铁公司研究的0.2%C、0.10%Si、0.50%Mn、1.0%～2.0%Cr、0.0015%B、0.05%Nb钢在1050℃渗碳中还能维持大约ASTM 8级的奥氏体晶粒度。钢铁研究总院与宝钢和抚顺特钢现在共同研制的新钢种中也含有Nb元素，980℃渗碳温度中能够维持大约ASTM 9级的晶粒度。

对钢中的氧含量和硫含量进行严格的把控，能够减少钢中杂质的数量，能够进一步加强渗透钢的使用时间。钢中氧含量和钢液中碳氧的平衡效用有关，低碳钢和高碳钢相对比，前者的含氧量要高一些。所以现在需要进一步加强渗透钢中的含氧比例，高水平的渗碳钢需要使用高水准的精炼脱氧技术。现在渗碳钢中的氧含量控制比较合理，基本上维持在20× 10- 6以下。

钢中硫化物通常情况下不会出现液析，主要对钢中的硫含量进行缩减，在其快速凝固的过程中对硫化物进行加速冷却，保证硫化物中的有效析出温度大大降低，使其维持在1300℃以下,这样就能保证硫化物的大小，使其控制在合理的范围中，还可以去除危害作用。

我国现在生产的渗透钢主要是以20CrMnTi为主体，但是含钛钢容易出现液析的状况，从而对钢的韧性造成损害。以渗碳温度为基础，为了促使一定体积分数的Ti(C,N)颗粒的正常发展，可以钉扎晶界以此来预防奥氏体晶粒的发展，还可以适当的减少钢中钛含量，这样就会减轻液析情况的出现。而且，还要对N的影响因素进行综合性的考虑，因为氮含量不同，所以在钢中钛含量也需要进行相对应的转变和调节。钢铁研究总院与莱芜钢铁集团一起研究了钛含量为20CrMnTiH钢，该钢种有效的解决了液析TiN的问题,并且氧化物和硫化物的数量也要进行严格的把控，保证其接触疲劳的次数为107次以上,和过去的20CrMnTiH钢进行对比，其效果也上升了一个档次。钢铁材料是化工机械中的重要元素，其中机械制造所运用的结构钢将来的发展空间十分巨大。

[1]张明文,李桂芬,曲洪岩等.TA10钛-钢复合板换热器管箱的焊接工艺[J].中国化工装备,2014,(1):36-39.

[2]焦健.论在化工机械制造中特殊性能钢的应用[J].内蒙古石油化工,2014,(1):16-17.

王洪侠(1977- )，女，辽宁锦州人，工程师 研究方向：压力容器设计、制造。