特殊鋼在化工機械制造中的應用

王洪俠(錦州開元石化有限責任公司， 遼寧 錦州 121001)

特殊鋼在化工機械制造中的應用

王洪俠(錦州開元石化有限責任公司， 遼寧 錦州 121001)

在很多重要的工業部門中使用特殊材料。在化工機械制造中有效運用這些獨特性質的材料，使其能夠在特殊的環境中進行工作。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；化工機械制造；作用

0 引言

機械工程所使用的材料主要是以金屬材料為主體，因為金屬材料具有很多的優點，為了促進社會經濟的快速發展，一些獨特的性能材料也被大量運用到各個行業中去，比如特殊性能鋼。

1 化工機械制造中特殊鋼的發展

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，讓其在低溫的環境中回火。保證其表層的堅韌性和耐磨性，主要使用在齒輪制造和凸輪部件中。因為其性能比較穩固，第一要保證鋼材淬透性的均勻和統一，在鋼中適當的融入Cr、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，在滲碳溫度中，需要利用相應的碳化物、氮化物或碳氮化物來防止晶粒長大，使其晶粒大小控制在合理的范圍中。這時可以融入強碳氮化物形成元素如Mo、Ti、V、Nb等，在國際系統中主要使用Mo系或Mo-V系,我國一般使用Ti系。

當鋼材具備一定的強度和韌性之后，就不容易產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。為了加強鋼自身的強度性，就需要對鋼中的雜質數量、空間和大小進行嚴格控制。

窄淬透性帶是滲碳鋼發展的主要方向，現在的滲碳齒輪需要保證其淬透性，只有符合標準的鋼種才能進行制作。Cr-Mo系合金鋼中的淬透性比較穩固，得到了人們的普遍關注，也是現在國際市場上最受歡迎的鋼種之一。我國現在也對該鋼種進行了大量的生產。元素B在加強其淬透性方面發揮了重要的效用，它不但經濟實惠，而且效果比較明顯，很多國家都在研究和制作具有B元素的滲碳鋼。為了保持其內部的穩定性，需要對硼含量的范圍進行嚴格的把控，而且因為B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N的影響因素進行深入的研究，氮的含量不同，使得鋼中的硼含量也需要進行相應的調整和控制。

2 化工機械制造中特殊鋼的應用

為了加強碳滲透的生產水平，提升滲碳溫度是最為有效的方式之一。大量實驗表明，滲碳溫度現在基本上保持在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間，如果滲碳溫度持續上升為1050℃ ,會使得滲碳時間減少為原來的60%。如果提升滲碳溫度之后，還要使用滲碳直接淬火技術，就需要在鋼中融入高溫中還能保持穩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級的奧氏體晶粒度。鋼鐵研究總院與寶鋼和撫順特鋼現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級的晶粒度。

對鋼中的氧含量和硫含量進行嚴格的把控，能夠減少鋼中雜質的數量，能夠進一步加強滲透鋼的使用時間。鋼中氧含量和鋼液中碳氧的平衡效用有關，低碳鋼和高碳鋼相對比，前者的含氧量要高一些。所以現在需要進一步加強滲透鋼中的含氧比例，高水平的滲碳鋼需要使用高水準的精煉脫氧技術。現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出現液析，主要對鋼中的硫含量進行縮減，在其快速凝固的過程中對硫化物進行加速冷卻，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。

我國現在生產的滲透鋼主要是以20CrMnTi為主體，但是含鈦鋼容易出現液析的狀況，從而對鋼的韌性造成損害。以滲碳溫度為基礎，為了促使一定體積分數的Ti(C,N)顆粒的正常發展，可以釘扎晶界以此來預防奧氏體晶粒的發展，還可以適當的減少鋼中鈦含量，這樣就會減輕液析情況的出現。而且，還要對N的影響因素進行綜合性的考慮，因為氮含量不同，所以在鋼中鈦含量也需要進行相對應的轉變和調節。鋼鐵研究總院與萊蕪鋼鐵集團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量也要進行嚴格的把控，保證其接觸疲勞的次數為107次以上,和過去的20CrMnTiH鋼進行對比，其效果也上升了一個檔次。鋼鐵材料是化工機械中的重要元素，其中機械制造所運用的結構鋼將來的發展空間十分巨大。

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

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

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