ZA400-560泵體成形工藝設(shè)計(jì)含6張CAD圖.zip,ZA400,560,成形,工藝,設(shè)計(jì),CAD 一、選題依據(jù) 1、研究領(lǐng)域 鑄造、熱處理 2、論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 泵是輸送流體或使流體增壓的機(jī)械。它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。泵作為水處理過(guò)程中的動(dòng)力設(shè)備，扮演著污水的提升、輸送以及藥劑計(jì)量的工作，其重要性不言而喻，在一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)的泵設(shè)備一旦出現(xiàn)問(wèn)題， 都會(huì)牽一發(fā)而動(dòng)全身，所以具有重要意義。而泵體是泵的重要組成部分，是影響泵的質(zhì)量的重要因素。所以對(duì)于泵體的設(shè)計(jì)是非常有意義的。 從泵的性能范圍看，巨型泵的流量每小時(shí)可達(dá)幾十萬(wàn)立方米以上，而微型泵的流量每小時(shí)則在幾十毫升以下；泵的壓力可從常壓到高達(dá) 19.61Mpa(200kgf/cm2)以上； 被輸送液體的溫度最低達(dá)-200 攝氏度以下，最高可達(dá) 800 攝氏度以上。泵輸送液體的種類(lèi)繁多，諸如輸送水（清水、污水等）、油液、酸堿液、懸浮液、和液態(tài)金屬等。而泵體是泵的重要零件，是決定泵性能的關(guān)鍵因素，因此其應(yīng)用價(jià)值非常的大。 3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 3.1 鑄造的發(fā)展概況 現(xiàn)如今我國(guó)鑄造業(yè)的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)已初具規(guī)模。如今已經(jīng)形成了一批頗具特色的專(zhuān)業(yè)化鑄造生產(chǎn)企業(yè)。這些企業(yè)主要包括:高緊實(shí)度造型+先進(jìn)制芯+雙聯(lián)熔煉的發(fā)動(dòng)機(jī)鑄件鑄造企業(yè)；大批量機(jī)械化生產(chǎn)的剎車(chē)轂、制動(dòng)盤(pán)、排氣管等汽車(chē)鑄件廠(chǎng)；樹(shù)脂自硬砂為主體的機(jī)床、箱體、風(fēng)電等大型鑄件生產(chǎn)廠(chǎng)；V 法工藝為主體的鑄造廠(chǎng)和消失模鑄造廠(chǎng)；金屬型或金屬型覆砂為主的曲軸、磨球生產(chǎn)廠(chǎng)；硅溶膠或硅酸乙脂為粘結(jié)劑的高檔熔模精密鑄造廠(chǎng)；水玻璃為粘結(jié)劑的普通鋼件精鑄廠(chǎng)；離心球鐵鑄管廠(chǎng)和離心灰鐵鑄管廠(chǎng)；有色合金砂鑄壓(高/低/差)鑄廠(chǎng)等等。 從歷史悠久的鑄造技術(shù)發(fā)展到今天的現(xiàn)代鑄造技術(shù)或液態(tài)凝固成形技術(shù)這不僅與金屬與合金的結(jié)晶與凝固理論研究的深入和發(fā)展、各種凝固技術(shù)的不斷的出現(xiàn)和提高、計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用等有關(guān)，而且還與化學(xué)工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、制造方法和技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。 1）凝固理論的發(fā)展結(jié)晶與凝固是鑄件形成過(guò)程的核心，它決定著鑄件的組織和缺陷的形成，也決定了鑄件的性能和質(zhì)量。近 30 年來(lái)，借助于物理化學(xué)、金屬學(xué)、非平籬熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)、高等數(shù)學(xué)和計(jì)算數(shù)學(xué)，從傳熱、傳質(zhì)和固液界面幾個(gè)方面進(jìn)行研究，使金屬凝固理論有了很大的發(fā)展，這不僅使人們對(duì)許多條件下的凝固過(guò)程和組織特征有了深入的認(rèn)識(shí)，而且促使了許多凝固技術(shù)和液態(tài)凝固成形方法的提出、發(fā)展和生產(chǎn)應(yīng)用。例如凝固理論已建立了鑄件冷卻速度和品粒度以及晶粒度與鑄件力學(xué)性能之間的一些函數(shù)關(guān)系，從而為控制鑄造工藝參數(shù)和鑄件力學(xué)性能提供了依據(jù)。 2）凝固技術(shù)的發(fā)展控制凝固過(guò)程是開(kāi)發(fā)新型材料和提高鑄件質(zhì)量的重要途徑。其中主要的方法有：順序凝固技術(shù)、快速凝固技術(shù)、復(fù)合材料的獲得、半固態(tài)金屬鑄造成形技術(shù)等等。 3.2 泵的發(fā)展概況 1）國(guó)內(nèi)泵業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)泵業(yè)迄今尚未形成真正的品牌優(yōu)勢(shì)。泵業(yè)的發(fā)展主要還是依靠國(guó)內(nèi)強(qiáng)勁的需求。由于未來(lái)幾年國(guó)內(nèi)需求旺盛，因此，國(guó)內(nèi)泵業(yè)有發(fā)展的空間。但競(jìng)爭(zhēng)激烈，包括和國(guó)外泵業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。 由于國(guó)內(nèi)泵業(yè)比較優(yōu)勢(shì)的逐漸喪失，以及出口條件的劣化，泵的出口預(yù)計(jì)會(huì)受到打壓。 預(yù)計(jì)泵的產(chǎn)品會(huì)多元化，配套能力會(huì)進(jìn)一步提高。由于國(guó)內(nèi)鼓勵(lì)國(guó)產(chǎn)化新品的政策首次由政府單綱，預(yù)計(jì)由國(guó)內(nèi)研制急需的高端泵會(huì)得到強(qiáng)勁的推動(dòng)。一些新的產(chǎn)品，如節(jié)能環(huán)保電磁熱泵等會(huì)在政策的指引下得到推廣應(yīng)用。 泵 16 的設(shè)計(jì)水平會(huì)和先進(jìn)的制造技術(shù)在大型的泵制造廠(chǎng)進(jìn)一步得到提升，兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合會(huì)給泵制造廠(chǎng)帶來(lái)質(zhì)的飛躍。 前面說(shuō)過(guò)，國(guó)內(nèi)泵業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，這樣就導(dǎo)致一些不上規(guī)模的泵制造企業(yè)和技術(shù)跟不上要求的企業(yè)會(huì)被逐漸淘汰。 2）國(guó)內(nèi)泵產(chǎn)品的進(jìn)展和差距 （1）國(guó)內(nèi)泵產(chǎn)品的進(jìn)展由于近些年內(nèi)需擴(kuò)充所需，國(guó)內(nèi)泵業(yè)獲得了一定發(fā)空間，泵產(chǎn)品由此取得一些新的進(jìn)展，表現(xiàn)在流程泵的品種和規(guī)格增多；一些依靠引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的流程泵多已系列化，部分老產(chǎn)品也在吸收引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上有所改進(jìn)。低比轉(zhuǎn)數(shù)的小流量高揚(yáng)程泵、耐腐蝕泵以及無(wú)密封泵均擴(kuò)大了供貨的空間。特別是關(guān)鍵的流程泵和大型水泵，如石化行業(yè)用的加氫進(jìn)料泵、輻射爐進(jìn)料泵、立式和臥式高速泵、低溫泵等等許多高端泵，經(jīng)過(guò)制造廠(chǎng)和用戶(hù)的不懈努力都相繼研制成功并應(yīng)用。此外， 有些泵制造廠(chǎng)可根據(jù)用戶(hù)要求提供自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)，以保證關(guān)鍵部位泵安全、可靠地在高效區(qū)運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)產(chǎn)泵可以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需要的 85％，但仍有一些急需的高端泵需要進(jìn)口。 （2）與國(guó)外產(chǎn)品的差距盡管我國(guó)的泵制造業(yè)取得不小的成績(jī)，但也應(yīng)看到與國(guó)外產(chǎn)品相比還存在一定的差距。相當(dāng)數(shù)量的國(guó)產(chǎn)泵效率比發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)品低 5%~10%?？傮w看，國(guó)產(chǎn)泵的品種與規(guī)格仍然偏少，產(chǎn)品型譜規(guī)格跨度偏大，增加了泵的選擇難度， 某些時(shí)候不得不加大了泵的余量，直接導(dǎo)致了無(wú)功耗的增加。 有些泵質(zhì)量不穩(wěn)定。產(chǎn)品改進(jìn)、開(kāi)發(fā)、換代的速度比較慢，跟不上裝置大型化的步伐和實(shí)際的需要，如千萬(wàn)噸級(jí)煉油廠(chǎng)需要的流量達(dá) 1000 立方米每小時(shí)以上的原油進(jìn)料泵及初餾塔底、常壓塔底、減壓塔底等關(guān)鍵部位泵；PX 裝置需要的高溫、高揚(yáng)程、大流量泵；乙烯裝需要的急冷油泵、急冷水泵、大流量泵；常輸管線(xiàn)需要的高效管道輸油泵以及大型空分裝置的大流量、低壓頭、低溫液體泵等。 總之，我們希望一般泵產(chǎn)品要做精；高端的、急需的泵產(chǎn)品要有專(zhuān)業(yè)的制造廠(chǎng)或?qū)I(yè)部門(mén)不斷地對(duì)需求和產(chǎn)品進(jìn)行研究并付諸行動(dòng)。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題 1) 鑄造工藝的制定和熱處理。 2) 畫(huà)出上下模型圖。 3) 毛坯的熱處理工藝。 2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路） 1) 了解 3A 鋼材料的力學(xué)性能及鑄造性能。 2) 對(duì)泵體零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。 3) 鑄造工藝及鑄造參數(shù)的制定。 4) 泵體毛坯的熱處理。 5) 泵體質(zhì)量檢測(cè)。 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 1) 繪制鑄造工藝圖。 2) 外文翻譯。 3) 撰寫(xiě)論文。 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線(xiàn)或設(shè)計(jì)參數(shù)） 1) 零件結(jié)構(gòu)分析。 2) 鑄造參數(shù)的選擇。 3) 熱處理方案的選擇。2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周：查閱文獻(xiàn)，至少 15 篇，其中兩篇是英文文獻(xiàn)。 第 2 周：撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 第 3 周：撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述，是開(kāi)題報(bào)告中重要的一部分。 第 4 周：修改開(kāi)題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述。 第 5 周：到工廠(chǎng)參觀(guān)實(shí)習(xí)。 第 6 周：對(duì)零件圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，零件圖是否有需要修改的地方。 第 7 周：對(duì) 3A 鋼的耐腐蝕性能、鑄造性能、熱處理特點(diǎn)要進(jìn)行全面的了解。第 8 周：進(jìn)行鑄造工藝的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)分型面和澆注位置的確定，以及機(jī)械加工余 量的選取。 第 9 周：冒口的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 第 10 周：熱處理工藝的確定。 第 11 周：完成所有的圖紙。 第 12 周：翻譯外文資料。 第 13 周：撰寫(xiě)論文和修改論文。第 14 周：做 PPT 準(zhǔn)備答辯。 第 15 周：答辯，首先自述，后老師提出問(wèn)題。 四、 需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1]袁壽其,劉厚林.泵類(lèi)流體機(jī)械研究進(jìn)展與展望[J].排灌機(jī)械,2007(06):46-51. 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Technological Engineering,2016,13(1). 附：文獻(xiàn)綜述 文獻(xiàn)綜述 1. 泵體的概述 1.1. 泵的概念 泵是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體能量的機(jī)械，由泵體、葉輪、泵蓋三部分組成。廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域 ，無(wú)論是航空航天、核電站、核潛艇，還是農(nóng)業(yè)排灌、城市供水、石油、化工、火力發(fā)電等國(guó)家建設(shè)各個(gè)方面都離不開(kāi)各種類(lèi)型的泵。據(jù)統(tǒng)計(jì)，泵的耗電量約占全國(guó)總發(fā)電量的 20%，其耗油量約占全國(guó)總油耗的 5%，它是僅次于電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛的通用機(jī)械。[1] 1.2. 泵的用途 化工和石油部門(mén)的生產(chǎn)中，原料、半成品和成品大多是液體，而將原料制成半成品和成品，需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的工藝過(guò)程，泵在這些過(guò)程中起到了輸送液體和提供化學(xué)反應(yīng)的壓力流量的作用，此外，在很多裝置中還用泵來(lái)調(diào)節(jié)溫度。 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，泵是主要的排灌機(jī)械。我國(guó)農(nóng)村幅員廣闊，每年農(nóng)村都需要大量的泵，一般來(lái)說(shuō)農(nóng)用泵占泵總產(chǎn)量一半以上。 在礦業(yè)和冶金工業(yè)中，泵也是使用最多的設(shè)備。礦井需要用泵排水，在選礦、冶煉和軋制過(guò)程中，需用泵來(lái)供水等。 在電力部門(mén)，核電站需要核主泵、二級(jí)泵、三級(jí)泵、熱電廠(chǎng)需要大量的鍋爐給水泵、冷凝水泵、油氣混輸泵、循環(huán)水泵和灰渣泵等。 在國(guó)防建設(shè)中，飛機(jī)襟翼、尾舵和起落架的調(diào)節(jié)、軍艦和坦克炮塔的轉(zhuǎn)動(dòng)、潛艇的沉浮等都需要用泵。高壓和有放射性的液體，有的還要求泵無(wú)任何泄漏等。 總之，無(wú)論是飛機(jī)、火箭、坦克、潛艇、還是鉆井、采礦、火車(chē)、船舶，或者是日常的生活，到處都需要用泵，到處都有泵在運(yùn)行。正是這樣，所以把泵列為通用機(jī)械，它是機(jī)械工業(yè)中的一類(lèi)主要產(chǎn)品。 1.3. 離心泵的原理 離心泵的工作原理就是利用泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力作用，表現(xiàn)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)上就是經(jīng)電機(jī)帶動(dòng)泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)葉輪工作，產(chǎn)生離心力，物料在葉輪內(nèi)受到離心力的作用，產(chǎn)生動(dòng)能，在葉輪出口具有一定的速度，經(jīng)泵體出口流向管道出口進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸送液體的目的。液體經(jīng)泵體排出，使得葉輪人口處形成負(fù)壓，在壓力差的作用下液體物料源源不斷的被泵體排出，實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)輸送。[2] 2. 鑄造概述鑄造的優(yōu)點(diǎn) 1)適用范圍廣。鑄件方法幾乎不受零件結(jié)構(gòu)、尺寸大小和復(fù)雜程度的限制，適用范圍非常廣泛，可以鑄造壁厚從幾毫米到幾米、長(zhǎng)度從幾毫米到十幾米、質(zhì)量從幾克到幾十噸的各種合金鑄件。 2)不受金屬和合金種類(lèi)限制。鑄件可以生產(chǎn)鑄鋼、鑄鐵以及各種鋁合金、銅合金、鋅合金、鎂合金及鈦合金等鑄件。對(duì)于脆性合金的成形，鑄件是唯一可行、不可替代的加工方法。 3)鑄件精度高。一般而言，鑄件比鍛件、焊接件尺寸精度高 4)成本廉價(jià)。鑄件在一般機(jī)器生產(chǎn)中約占總重量的40%~80%，而成本只占機(jī)器總成本的25%~30%。[3] 3. 奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的性能 3.1. 奧氏體不銹鋼的性能 奧氏體不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能，良好的工藝性能和焊接性能。一般在固溶狀態(tài)下使用。奧氏體不銹鋼是單相固溶體，不能熱處理強(qiáng)化，熱處理的主要目的 是為了增強(qiáng)鋼的耐蝕性，提高這類(lèi)鋼力學(xué)性能的有效方法是冷加工。 1)拉伸性能 a)奧氏體不銹鋼的屈服強(qiáng)度比較低，一般用冷加工強(qiáng)化的方法來(lái)增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度， 任性依然可以滿(mǎn)足要求。可以采用10%~20%的冷加工量，有時(shí)為了防止應(yīng)力腐蝕， 冷加工量限制在10%以?xún)?nèi)。 b)奧氏體不銹鋼的高溫強(qiáng)度比較好 2)腐蝕性能 總的來(lái)說(shuō)，奧氏體不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能。不受硝酸、濃硫酸及磷酸等類(lèi)的腐蝕。與鐵素體鋼相比，耐腐蝕性能有很大的提高，因此壓力容器在與高溫水接觸的部位都要堆焊奧氏體不銹鋼，以防止腐蝕。但奧氏體不銹鋼在壓水堆條件下應(yīng)用，還是有晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕的傾向。[4] 3.2. 鐵素體不銹鋼的性能 鐵素體不銹鋼含鉻量一般為 12%~30%， 含碳量大多低于0.12%。在高鉻 (Cr ≥16%)鐵素體不銹鋼中常含有1%~4%的鉬， 以改善耐非氧化性介質(zhì)和耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等性能。我國(guó)鐵素體不銹鋼的牌號(hào)為 ZG1Cr17 和 ZG1Cr19Mo2。鐵素體不銹鋼具有良好的耐蝕性能， 特別是對(duì)氧化性介質(zhì)。鐵素體不銹鋼鉻含量較高而鎳當(dāng)量較低 ， 成本上低于鉻鎳奧氏體不銹鋼 。由于鐵素體組織對(duì)碳的固溶能力低， 除超低碳鋼種外，一般在鐵素體組織中均會(huì)有一定數(shù)量的碳化物析出，影響鋼的抗點(diǎn)蝕性能。同時(shí)鐵素體不銹鋼還有鑄態(tài)晶粒粗大而又不能通過(guò)熱處理細(xì)化、韌脆性轉(zhuǎn)變溫度高、σ相及 475℃脆性等問(wèn)題，鋼的沖擊韌性很低， 不能用于受力較大的耐蝕構(gòu)件。因此在我國(guó)應(yīng)用不多.鐵素體不銹鋼的這些問(wèn)題主要是由間隙原子造成的，其中主要是碳和氮。隨著精煉技術(shù)發(fā)展， 這些問(wèn)題已可解決。國(guó)外多采用 VOD 或 AOD 精煉降低鋼的碳量至 0.03%甚至 0.01%以下，并用加鈦或鈮穩(wěn)定化的方法固定多余碳，消除了碳化物析出降低耐蝕性的問(wèn)題。同時(shí)通過(guò)精煉后鋼中的氮量也降至極低， 避免了碳、氮在晶界的偏聚造成的脆性，鋼的韌性可以達(dá)到很高水平。這樣鐵素體不銹鋼就有很廣闊的應(yīng)用前景。[5] 3.3. 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼是指在奧氏體基體中存在一定量的鐵素體組織的一類(lèi)不銹鋼。雙相不銹鋼有以下三個(gè)顯著特點(diǎn) : a)有遠(yuǎn)高于奧氏體不銹鋼的屈服強(qiáng)度 ， 性能可以通過(guò)改變組織中的鐵素體量加以調(diào)節(jié)。有文獻(xiàn)報(bào)道了國(guó)外一種 Zeron 牌號(hào) (C ≤0.03%、24%~26% Cr、5%~8%Mo、 3%~4%Ni、0.2%~0.3%N、0.5 %~1% Cu、0.5%~1%W)的鑄造雙相不銹鋼與鑄造奧氏體不銹鋼 CF-8M 及相對(duì)應(yīng)的變形合金AISI316 的力學(xué)性能對(duì)比屈 服強(qiáng)度約為奧氏體鋼的 2 倍。 b)有良好抗蝕能力，特別是抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力超過(guò)奧氏體不銹鋼能力超過(guò)奧氏體不銹鋼 。 c)雙相不銹鋼含鎳量較低，可使用一定量氮代替鎳，成本上有較大優(yōu)勢(shì) 。雙相不銹鋼有鉻鎳型和 鉻錳氮型兩大類(lèi)。 我國(guó)鑄造雙相鋼有 兩個(gè)牌號(hào) ， 即 ZG1Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N 和 ZG1Cr18Mn13Mo2CuN，均為節(jié)鎳的鉻錳氮型 。與國(guó)外相比 ， 一是碳量較高影響耐蝕性能； 二是錳量較高影響工藝性能。我國(guó)鑄造雙相鋼成本較低 ， 性能方面有差距 。應(yīng)在積極擴(kuò)大鑄造雙相不銹鋼應(yīng)用的同時(shí) ， 大力發(fā)展性能更高的低碳鉻鎳型雙相鋼。 雙相不銹鋼具有比奧氏體不銹鋼更高的力學(xué)性能，有優(yōu)良耐蝕性，特別是抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力。雙相不銹鋼含鎳量低于奧氏體不銹鋼，生產(chǎn)成本上有較大優(yōu)勢(shì)。因此，雙相不銹鋼是近年研究發(fā)展最快的鋼種之一。在雙相不銹鋼中，含氮雙相不 銹鋼的發(fā)展有特殊意義。氮不僅是強(qiáng)奧氏體形成元素，在不銹鋼中加入少量氮可取代大量昂貴的鎳，而且氮作為合金元素， 既可提高不銹鋼的強(qiáng)度，改善疲勞、蠕變性能，又可明顯提高不銹鋼耐蝕性，尤其是耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能。我國(guó)在發(fā)展含氮不銹鋼方面有很好基礎(chǔ)，近年在雙相不銹鋼方面的研究也較活躍，性能優(yōu)良且價(jià)格低的含氮雙相不銹鋼的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多。[5] 3.4. 含氮雙向不銹鋼的特點(diǎn)： 雙相不銹鋼已構(gòu)成一個(gè)鋼類(lèi)，表現(xiàn)為鐵素體-奧氏體雙相組織，兩相中的鉻含量均超過(guò) 13%且鐵素體和奧氏體的體積分?jǐn)?shù)大體相當(dāng)。 與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)為高的機(jī)械性能(固溶強(qiáng)化，晶粒細(xì)化，沉淀硬化)，優(yōu)良的耐應(yīng)力腐蝕和點(diǎn)腐蝕性能以及較低的價(jià)格(鎳含量低)，特別是通過(guò)降低碳含量和增加氮含量從而改善了鋼的可焊性。 由于雙相鋼的細(xì)晶粒組織，在退火狀態(tài)下其屈服強(qiáng)度為退火奧氏體鋼類(lèi)的 兩倍而鋼的韌性不會(huì)降低。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼因鐵素體在 250℃ 以上和-50℃以下具有脆性(475℃脆性，σ-相脆性 )而不宜使用。 目前至少有 4 種不同類(lèi)型的雙相不銹鋼: 1) 23Cr-4Ni- 0.10N 類(lèi)低價(jià)不含鋁雙相不銹鋼，替代 304 和 316 奧氏體不 銹鋼； PRE 值(抗點(diǎn)蝕當(dāng)量)約 25； 2) 22Cr-5Ni-3Mo-0.17 型雙相不銹鋼，耐蝕性介于 316 奧氏體不銹鋼和 6%MoN 超級(jí)奧體鋼之間，PRE 值約 35； 3) 含不同鋁和氮(有時(shí)加銅和鎢)的 25%Cr 雙相不銹鋼，PRE 值為 30-39； 4) 25Cr-7Ni-3.7Mo-0.27N 型超級(jí)雙相不銹鋼，PRE 值>40。[6] 4. 3A 鋼的化學(xué)成分及力學(xué)性能 4.1 雙相不銹鋼組織結(jié)構(gòu)通常是由鐵素體與奧氏體構(gòu)成，其最大的優(yōu)勢(shì)在于將鐵素體不銹鋼與奧氏體不銹鋼疼特征匯聚一體。其強(qiáng)度高、塑性、抗腐蝕性以及韌性處于較高層次上，易于焊接。本次設(shè)計(jì)采用的材料為 3A 鋼，其化學(xué)成分見(jiàn)表 4-1。 [7] 表 4-1 3A 鋼的化學(xué)成分 牌號(hào) C Mn P S Si Ni Cr Mo N 3A ≤0.06 ≤1 ≤0.04 ≤0.04 ≤1 4.0-6.0 24-27 1.75-2.5 0.15-0.25 4.2 力學(xué)性能 主要是由 50%鐵素體和 50%的奧氏體組成，使其兼具奧氏體不銹鋼與鐵素體不銹鋼的雙重特性，具有優(yōu)良的綜合性能。2205 鋼強(qiáng)度是普通奧氏體不銹鋼的 2 倍， 疲勞強(qiáng)度及耐腐蝕性均優(yōu)于奧氏體不銹鋼。其韌性、耐晶間腐蝕性能和良好的焊接性能亦優(yōu)于鐵素體不銹鋼。[8] 4.3 奧氏體不銹鋼的鑄造性能 1) 流動(dòng)性差，易產(chǎn)生冷隔 由于鋼液含鉻量高，在澆注過(guò)程中易生成氧化鉻夾雜物而使流動(dòng)性降低。 2) 體收縮大，易產(chǎn)生縮孔縮松 為了使鑄件組織致密，應(yīng)力求使鑄件進(jìn)行順序凝固，鎳鉻不銹鋼鑄件的冒口尺寸應(yīng)比碳鋼鑄件大 20%~30%。 3) 易產(chǎn)生熱裂 鎳鉻鋼的線(xiàn)收縮率大，而且鋼的高溫強(qiáng)度低，因此鑄件易因收縮受阻而產(chǎn)生熱裂。為防止熱裂，應(yīng)加強(qiáng)鑄型和型芯的容讓性。 4) 易產(chǎn)生熱粘砂 由于鋼液溫度高，易產(chǎn)生熱粘砂。為了保證鑄件表面質(zhì)量，可采用耐火度高的涂料，如鉻礦粉涂料、鎂砂粉涂料、鋯砂粉涂料等來(lái)涂刷鑄型和型芯的表面。[9] 5. 熱處理對(duì) 2205 雙相不銹鋼力學(xué)性能的影響 1)對(duì)固溶處理后的 2205 雙相不銹鋼焊接接頭在 850℃進(jìn)行時(shí)效處理，母材區(qū)、焊縫區(qū)和熱影響區(qū)均有。相沿鐵素體與奧氏體晶界析出，隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，σ相向鐵素體一側(cè)長(zhǎng)大，其數(shù)量明顯增多；其中，焊縫區(qū)對(duì)σ相的析出過(guò)程最為敏感， 其硬度增加量較母材區(qū)大。 2)l 050℃固溶保溫 60 分鐘水冷至室溫后，2205 雙相不銹鋼焊接接頭拉伸性能良好；在 850℃時(shí)效，隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，抗拉強(qiáng)度有所提高，但伸長(zhǎng)率和斷面收縮率顯著下降。 3)固溶處理后焊縫區(qū)的沖擊吸收功隨時(shí)效時(shí)問(wèn)的延長(zhǎng)顯著下降，材料的沖擊韌度嚴(yán)重惡化，這主要由于沿晶界析出脆性。σ相所致，沖擊斷口形貌分析也證明了焊縫區(qū)脆性斷裂的特征。[10] 6. 奧氏體不銹鋼的酸洗和鈍化 6.1. 酸洗、鈍化的目的 受高溫和氧化性氣氛的影響，奧氏體不銹鋼鋼板在熱軋、固溶處理等工序加工過(guò)程中，其表面會(huì)產(chǎn)生連續(xù)、致密、與基體附著力較強(qiáng)的黑色氧化鐵皮。氧化鐵皮的化學(xué)組成比較復(fù)雜，主要有 FeO、Fe203、Fe3O4、Cr2O3、NiO、SiO2 和難溶的 FeO·Cr2O3、 NiO·Fe2O3 等。氧化鐵皮的存在不但影響鋼板表面的裝飾性外觀(guān)，而且會(huì)加快鋼板表面的電化學(xué)腐蝕，影響不銹鋼板的防腐性能，因此氧化鐵皮必須在產(chǎn)品出廠(chǎng)交付前必須進(jìn)行有效清除。而酸洗鈍化處理作為目前奧氏體不銹鋼板規(guī)模生產(chǎn)最經(jīng)濟(jì)、最有效、成本最低廉的去除氧化鐵皮形成鈍化膜的方法，故通常采用此種方法。[11] 6.2. 奧氏體不銹鋼酸洗鈍化的原理 金屬經(jīng)氧化性介質(zhì)處理，在其表面生成均勻致密的氧化膜，并使腐蝕速度比未處理前有顯著下降的現(xiàn)象稱(chēng)金屬的化學(xué)鈍化。鈍化機(jī)理可以用薄膜理論解釋為：鈍化是由于金屬與氧化性介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面上生成一層薄而致密、覆蓋性良好、附著力強(qiáng)的氧化物膜層，即“鈍化膜”；鈍化膜獨(dú)立存在，通常是氧和金屬的化合物，主要成分為CrO 3 、FeO 與 NiO，它是不銹鋼防腐蝕的基本屏障， 是腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散的阻擋層，而并不是把金屬與腐蝕介質(zhì)完全隔開(kāi)，鈍化膜具有動(dòng)態(tài)特征，通常在有還原劑（如氯離子）情況下傾向于破壞膜，而在氧化劑（如空氣） 存在時(shí)能保持或修復(fù)膜。[12] 6.3. 酸洗鈍化處理時(shí)操作過(guò)程 1)一般操作過(guò)程：先將容器表面用工業(yè)清潔劑刷洗一遍，然后用毛刷等將配置好的酸洗鈍化膏涂抹于設(shè)備表面，使其反應(yīng)一段時(shí)間后，用毛刷或鋼絲刷不斷擦洗。對(duì)于焊縫處應(yīng)用里反復(fù)擦洗幾遍。待容器表面成白色光亮顏色時(shí)，說(shuō)明鈍化完成， 此時(shí)應(yīng)用流動(dòng)的清水沖洗設(shè)備。 2)操作過(guò)程中應(yīng)注意的幾點(diǎn)：前期處理前，油污和焊接飛濺之類(lèi)的表面缺陷應(yīng)處理完畢后方可進(jìn)行酸洗鈍化處理。對(duì)于嚴(yán)重發(fā)黑的焊道，應(yīng)用鋼絲刷反復(fù)擦洗，確保其光亮。沖洗時(shí)，應(yīng)用抹布等進(jìn)行刷洗。[13] 6.4. 奧氏體不銹鋼清洗鈍化應(yīng)注意的事項(xiàng) 1)清洗鈍化前應(yīng)去除焊縫及母材表面的飛濺、焊藥、灰塵等。清除油污必要時(shí)可采用有機(jī)溶劑、堿洗液或中性洗滌液清洗表面，并用清水沖洗干凈。 2)酸洗鈍化操作過(guò)程中，操作人員必須仔細(xì)觀(guān)察，認(rèn)真控制清洗鈍化溫度和時(shí)間。溫度低則適當(dāng)延長(zhǎng)處理時(shí)間，溫度高則時(shí)間縮短。防止達(dá)不到酸洗鈍化效果或過(guò)酸 洗而引起材料表面過(guò)腐蝕。涂膏清洗鈍化時(shí)，將膏均勻地涂刷于需要酸洗鈍化的表面，一般先涂刷焊縫處，氧化皮較厚處略涂厚些。 3)酸洗鈍化后的不銹鋼表面不應(yīng)有明顯的腐蝕痕跡，顏色應(yīng)均勻一致，不留斑紋或氧化色。鈍化后要用 A 級(jí)除鹽水徹底沖洗設(shè)備表面，不留存殘液。酸洗鈍化液及沖洗水中控制?????的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于 25μg/g，宜選用去離子水沖洗設(shè)備，酸洗鈍化后對(duì)鈍化表面需采用一定的保護(hù)措施，如選用聚乙烯薄覆蓋或包裹，避免異金屬、非金屬接觸及硬物接觸，禁止焊接或打磨操作。[12]