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各种材质在泵上应用总结

发布日期:2015-12-03 16:55:47

一       、铸铁(一)灰铸铁:灰铸铁根据单铸试棒的抗拉强度进行分级,我国的灰铸铁分为HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350六种牌号。
灰铸铁的硬度常为需方所重视,在GB9439-88附录中,根据灰铸铁的布氏硬度将灰铸铁硬度分为6种。硬度和抗拉强度之间,存在一定的对应关系,其经验公式为:
    当 时:HB=RH(100+0.438 b)
当 :HB=RH(44+0.724 )
式中,RH称为相对硬度,其数值由原材料、熔化工艺、处理工艺及铸件的冷却速度等因素确定。在某一个铸造车间内,对于同样牌号、壁厚和质量相近的灰铸铁件,上述因素大致保持一定,因此对某一个铸造车间而言,就给出了硬度和相应的抗拉强度。
灰铸铁相对硬度值(RH)的变化范围为0.8~1.20。灰铸铁硬度与抗拉强度之间的关系图见《机械设计手册》第一册第3-29。见下表

                         RH

0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
GB9439-88
HB
HB
HB
HB
HB
HB
    100
93
105
116
128
140

    150*
122
135
151
165
180
163~220
    200
150
169
188
206
225
170~241
    250*
166
188
210
230
250
170~241
    300
185
208
231
255
278

    350*
203
226
252
278
303


一般可以认为,灰铸铁的下列性能随着牌号HT100到HT350的增加而增长:
1)各种强度,包括高温强度;
2)得到低的机加工粗糙度的能力;
3)弹性模量;
4)耐磨性;
而下列性能随抗拉强度的增高而下降。
1)机加工性;
2)抗热冲击;
3)减震性;
4)铸造薄壁件的能力。
性能和应用
具有一定的抗拉强度,良好的抗压强度(抗压强度是抗拉强度的3-4倍),优异的减震性,良好的耐磨性,容易进行机加工,比一般金属的壁厚敏感大,高温长大,低冲击性能,高导热率,优良的铸造工艺性能(灰铸铁收缩率一般为0.5-1.05%,而碳素铸钢的自由线收缩率是灰铸铁的二倍,大体是2.0%左右。)较好的耐蚀(石墨粗大的灰铸铁,耐稀酸性能好,当元素含量在普通范围内,其耐腐蚀性变化不大,但对常温的碱溶液,熔融苛性钠(650℃),水解后呈碱性的盐类、有机物和原油、二硫化碳及水管中的水具有较好的耐蚀性。在灰铸铁中加入0.4-1.0%的铜,可增加对海水,污水、大气的耐腐蚀性。)
国外相近牌号对照,见下表:

   国名及                           标准


  牌号
英国
BS145277
美国
ASTM44876
联邦德国
DIN1691
苏联
ГOCT141279
法国
NFA32101
日本
JISG55011956
HT150
150
25B
GG15
Sc15
Ft15D
FC15
HT200
220
30B
GG20
Sc20
Ft20D
FC20
HT250
260
40B
GG25
Sc25
Ft25D
FC25


1、HT150常用于制造承受中等应力的零件,如支柱、底座、齿轮箱、端盖、阀体、管路、手轮等。对浓硫酸具有良好的抗腐蚀能力。在水泵行业中,用于制造各类中小型清水泵的泵体、叶轮、轴套、密封环、填料环等,各类杂质泵的底座、轴承端盖、填料箱、密封环、轴承体等。
2、HT200常用于制造承受较大应力和较重要的零件。如气缸、飞轮、轴承座、液压泵和阀体等。通常用来铸造泵体,轴承座,底座和叶轮及多种小型泵铸件,且用于许多须耐腐蚀的零件,特别是耐浓硫酸腐蚀的零件。(其对浓硫酸的耐腐蚀能力,与HT150相同)。
3、HT250常用于制造承受较大应力和较重要的零件,如气缸、机座、飞轮、联轴器、齿轮箱、轴承座及液压泵和阀的壳体。在泵行业中,通常用来制造各类中、小型清水泵的零件,如泵体、叶轮、轴套、密封环、填料环等。对浓硫酸具有良好的抗腐蚀能力。
(二)球墨铸铁:球墨铸铁除具有普通铸铁的特点外,还具有以下的一些特点:较好的耐热性能,一定的耐腐蚀性能,较高的高温机械强度和塑性,良好的能量多次冲击抗力。抗拉强度和延伸率两个指标作为验收球墨铸铁的依据。
国外相近牌号对照,见下表:

   国名及
    标准
  牌号
英国
BS278985
苏联
ГOCT729385
日本
JISG550282
国际标准
ISO108387
美国
ASTMA53677
备注
布氏硬度HB
QT40018
400/18
BЧ40
FCD37
400-18

130180
QT45010
450/10
BЧ45
FCD45
450-10

160210
QT5007
500/7
BЧ50
FCD50
500-7
805506
170230
QT6003
600/3
BЧ60
FCD60
600-3
80603
190270


1、QT400-18是铁素体球墨铸铁,该材料的强度,延伸率和冲击值都高于可锻铸铁,具有较高的承受常温一次大能量冲击载荷的能力。其常温和低温的小能量多冲击抗力皆优于可锻铸铁。另外,它还具有一定的耐腐蚀性能(耐腐蚀性能优于灰铸铁)。可用于制造轴流泵或旋涡泵的转轮,井用潜水泵的进水节等。
2、QT450-10是铁素体球墨铸铁,有近似于低碳钢的性能,即有较高的韧性、塑性;在低温下有较低的韧性-脆性转变温度和较高的冲击值。这种球墨铸铁还具有一定的耐热性能和耐腐蚀性能。主要应用于制造要求较高韧性、塑性及低温工作要求具有一定冲击值的零件。在泵行业中,用于制造多级离心泵的联轴器、泵座的进口法兰,轴流式旋涡泵的转轮,井用潜水泵的进水节等。
3、QT500-7是铁素体珠光体混合基体的球墨铸铁,具有优良的综合机械性能,适于制造承受一般动载荷及静载荷零件。水泵行业广泛用于制造多种离心式杂质泵的泵体、泵盖、托架、轴承体、卡箍、迷宫套及各种胶泵的骨架零件和船用电动往复泵的连杆等。耐磨性一般比灰铸铁好,它的硬度一般比可锻铸铁高,因此耐磨性也比可锻铸铁好。耐腐蚀性能高于普通珠光体灰铸铁,但远远低于铁素体球墨铸铁
4、QT600-3是珠光体+少量铁素体基体的球墨铸铁。该材料具有较高的强度、硬度、耐磨性和一定的塑性和韧性,屈强比高于45号钢,一般用于要求较高强度、耐磨性的动载零件。耐腐蚀性能远低于铁素体球墨铸铁。水泵行业中用来制造船用电动往复泵的曲轴、连杆,计量泵的连杆、弓形架,大、中型矿潜泵的壳体,高压泵的曲轴等。
(三)可锻铸铁:可锻铸铁也称玛钢。由于含碳量比铸钢高,所以具有比铸钢好的铸造性能,进行热处理后,强韧性能近似于相应的铸钢。可锻铸铁具有以下的优点:
*具有较高的强度,σb300~375MPa;
*具有较高的塑性,延伸率为6~12%;
*具有较高的韧性,无缺口试样的冲击韧性可达100~137KJ/m3;
*具有极好的耐热性能;
*具有极好的耐大气腐蚀性能;
*具有极好的减震性能;
*比球墨铸铁质量稳定;
*易组织流水线生产;
*具有良好的加工切削性能。
可锻铸铁的生产周期较长。其生产分为二个阶段。第一阶段,用一定成分的铁水浇铸出白口铁坯件;第一阶段,通过石墨退火或脱碳退火获得成品可锻铸铁件。可锻铸铁分为黑心可锻铸铁和白心可锻铸铁。我国生产的可锻铸铁,90%以上都是黑心铁素体可锻铸铁。它们大多应用于制造受冲击和振动的零件,例如汽车、拖拉机、铁路建筑、农机铸件、水暖管件、电力线路金具等。黑心可锻铸铁有KTH300-06(泵行业通常用于泵的配管的接头等),KTH330-08(泵行业通常用于制造泵的进口法兰等),KTH300-10(泵行业通常用于制造泵的进口法兰等),KTH300-12。其中KTH330-08和KTH300-12为推荐牌号。
与国外相近牌号对照:

            国内牌号
             国家及
       标准代号
KTH30006
KTH33008
KTH35010
英国(BS668186
B3006
B3210
B3512
瑞典(MNC707E77
SISO81400


西班牙(UNE3611463
C


苏联(ΓOCT121579
КЧ306
КЧ338
КЧ3510
日本(JISG570278
FCMB28
FCMB32
FCMB2835
ISOISO592281
B3006
B3212
B3006
西德(DIN169282


GTS3510
法国(NFA3270282


MN35010
抗拉强度σbMpa
300
330
350
延伸率δ(%)
6
8
10
布氏硬度HB
150
150
150


(四) 耐蚀铸铁
1、STNiCr是低镍铬抗碱铸铁,其特点是:机械性能比普通铸铁有所提高;耐腐蚀性能,尤其是抗碱性大幅度提高;具有较好的耐热性能;同普通铸铁一样,具有良好的铸造性能。
泵生产中应用情况  应用含有NaOH、Na2CO3、KOH等碱性介质的化工用泵的过流部件。如泵体、泵盖、叶轮、吸入管、吐出管等。阳泉水泵厂将该铸铁应用于氧化铝厂抽取NaOH溶液的LKG型化工泵。
2、STA15是含4~6%的抗碱铸铁。具有以下优良性能:在氨碱母液中具有良好的耐腐蚀性能;具有优良的抗硫腐蚀性能;具有较好的耐热性能;硬度和耐腐蚀性高于无铝的灰铸铁;具有非常的减振能力。具有以下缺点:铸造性能较差,容易出现夹渣、裂纹、缩松、成分偏析等铸造缺陷;需经时效处理,有时需经高温退火处理,其耐腐蚀性能才会更好。
应用概况  过去铝铸铁一直用作耐热材料,近年来已应用于化学工业,作为制造碳酸钠、氯化铵、碳酸氢铵等设备上的耐蚀材料。在泵行业中主要用作碱泵所需的耐腐蚀材料。例如阳泉水泵厂生产的W旋涡泵,用于小化肥行业抽吸氨母液。
3、ATNi15Cu6Cr2是片状石墨奥氏体铸铁。
与国外相近牌号对照:

国家

标准

牌号

西德

DIN169281

GGLNiCuCr  1562

法国

NFA3230172

L-NUC1562

英国

BS346886

F1

美国

ASTMA43678

I

ISO

ISO289273

LNiCuCr  1562

(五)高硅耐蚀铸铁:GB8491-87中规定了五种牌号的高硅耐蚀铸铁,它们是STSi11Cu2CrR、STSi15Mo3R、STSi15Cr4R、STSi15R、STSi17R,生产中还有STSi14.5Cu6和STSi13Cu5等非国标牌号。
相近牌号:Si14(英国BS1591-75);牌号1(美国ANSI/ASTMA518-80)。
性能、适用条件及应用举例见下表:

牌号

性能和适用条件

应用举例

STSi11Cu2CrR

具有较好的机械性能,可用一般的机械加工方法进行生产。在浓度大于或等于10%的硫酸、浓度小于或等于46%的硝酸或由上述两种介质组成的混合酸,浓度大于或等于70%的硫酸加氯、苯、苯磺酸等介质中具有较稳定的耐蚀性能,但不能承受急剧的交变载荷、冲击载荷和温度突变。
卧式离心机、潜水泵、阀门、旋塞、塔罐、冷却排水管、弯头等化工设备和零部件。
STSi15R
STSi17R
在氧化性酸(例如:各种温度和浓度的硝酸、酸等)、各种有机酸和一系列盐溶液介质中都具有良好的耐蚀性,但在卤素的酸、盐溶液(如氢氟酸和氟化物等)和强碱溶液中不耐蚀,不允许有急剧的交变载荷、冲击载荷和温度突变。
各种离心泵、阀类、旋塞、塔罐、管路配件、低压容器及各种非标准零部件。
STSi15Mo3R
在各种温度和浓度的硫酸、硝酸、盐酸中,在碱水溶液和盐水溶液中,当同一铸件上各部件的温差不大于30℃时,在没有动载荷、交变载荷、冲击载荷和脉冲载荷上,具有特别高的耐蚀性能。

同上

STSi15Cr4R
具有优良的耐电化学腐蚀性能,并有改善抗氧化性条件的耐蚀性能。高硅铬铸铁中的铬可提高其钝化性和点蚀击穿电位。但不允许有急剧的交变载荷、冲击载荷和温度突变。
在外加电流的阴极保护系统中,大量用作辅助阳极铸件。
STSi14.5Cu6
STSi13Cu5
增加铜,既改善对热硫酸的耐腐蚀性,又改善力学性能,使材质的强度升高,硬度下降,冲击韧性加工性能均有所改善。
多级泵叶轮,导叶,承盖单级泵泵壳,叶轮后盖。

(六)抗磨白口铸铁:主要有四类:低合金白口铸铁、镍硬白口铸铁、高络白口铸铁和中锰抗磨球墨铸铁。
低合金白口铸铁主要有KmTBMn2W2、KmTBCrMn2、KmTBCr1、KmTBCr2Ni、KmTBMn3Cr2MoCu等;
镍硬白口铸铁主要有KmTBNi4Cr2-GT(镍硬I型)、KmTBCr9Ni5Si2(镍硬IV型);
高络白口铸铁主要有KmTBCr15Mo2-GT、KmTBCr20Mo2和KmTBCr26等;
中锰抗磨球墨铸铁主要有MQTMn6Mo。
1、KmTBCr1    抗磨性能较低,用于要求抗磨性不高的设备上(阳泉水泵厂采用该材料制造排渣泵的管道)。相近牌号美国艾伦公司ASH64。硬度HB280-340,抗拉强度150-180Ma, 抗弯强度320-360Ma。成形性能次于灰铸铁,焊接性能较灰铸铁差,切削加工性能比灰铸铁差,但优于其它抗磨白口铸铁。
2、KmTBCr2Ni       抗磨性能较高、耐热性较好,适用于要求抗磨性不高的泵件和简单耐热铸铁件。相近牌号美国艾伦公司ASH65。硬度HB400-500,铸造性能较好,仅次于普通灰口铸铁,焊接性能比灰口铸铁差,切削加工性能比灰铸铁差,但比镍硬类白口铸铁易于加工。
3、KmTBMn2W2是石家庄水泵厂和沈阳铸造研究所于1973年共同研制而成。石家庄水泵厂采用该材料大批量地生产各种PN型、PS型的护套、叶轮、护板等过流部件。化学成分:2.5-3.0%C、0.5-1.5%Si、1.3-1.6%Mn、1.2-2.0%W、<=0.10%S、<=0.10%P。硬度HRC>=38,抗弯强度450MPa。
铸造性能:流动性差,线收缩大(2%左右),容易出现气孔、缩孔、裂纹等缺陷。
焊接性能差。
切削和磨削性能:尚可进行加工。
4、KmTBMn3Cr2MoCu主要应用于泥浆泵的过流部件,如泵体、泵盖、叶轮等。
硬度:铸态HRC28-35,热处理态HRC>=50。
抗弯强度:铸态>=500Mpa,热处理态>=600Ma。
铸造性能优于一般低合金白口铸铁。
切削和磨削性能:通常在铸态加工后进行淬火热处理,热处理后磨削加工成成品。
5、KmTBMn5W3是石家庄水泵厂和沈阳铸造研究所等单位于1973年共同研制而成的。化学成分:3.0-3.5%C、0.8-1.3%Si、4.0-6.0%Mn、2.5-3.5%W、<=0.10%S、<=0.15%P。硬度HRC55-65,抗弯强度450-570MPa。
铸造性能:流动性差,线收缩大(1.98-2.2%),容易出现气孔、缩孔、缩松、裂纹等缺陷。
焊接性能很差,一般不进行焊接。
切削加工性能:可进行切削加工。
6、KmTBCr5Mn2是自贡工业泵总厂于1982年自行研制,自己使用的杂质泵抗磨材料之一。分高碳(GT)和低碳(DT)两种。化学成分:2.6-3.2%C、4.5-6.5%Cr、1.5-2.5%Mn、1.2-1.5%Mo、1.2-2.0%Cu。
硬度:KmTBCr5Mn2-GT,HRC52-60; KmTBCr5Mn2-DT,48-56。
铸造性能:流动性差,线收缩大,容易出现气孔、缩孔、缩松、裂纹等缺陷。
主要用于制造中、小型杂质泵叶轮、泵体、护套、护板等易损过流部件。其使用寿命如下
输送电厂煤灰:2500-5500h;输送河沙:2500-5000h;选煤厂>3500h;输送水泥:2500-4500h;铝厂铝浆液>2000h。
7、KmTBNi4Cr2-GT该合金成分中含较多的镍,成本较高。
相近牌号:西德(DIN1695-81)G-X330N;Cr42。英国(BS4844/2-72)2号B。瑞典(MNC708E-71)SIS0513-00美国(ASTM4532-80)IANiCr-HC。
在国外已被广泛地应用于制造杂质泵的叶轮,护套,护板矿山破损机的板锤、球磨机的衬板、磨球、抛丸机的叶片,衬板等。热处理后的硬度HRC>=55。
耐磨性能:比低合金白口铸铁的耐磨性好,但比高络白口铸铁的差。
铸造性能:流动性差,线收缩大(2%左右),容易出现缩松、缩孔、热裂等缺陷。
焊接性能很差,一般不进行焊接。需要焊接时,需用特制焊条采用特殊的焊接工艺。
切削和磨削性能:可用YH2硬质合金刀具进行切削加工。
8、KmTBCr9Ni5Si2与KmTBNi4Cr2-GT相比,具有更高的抗磨性能。
相近牌号:西德(DIN1695-81)G-X300CrNiSi952。英国(BS4844/2-72)2号C、D、E。瑞典(MNC708E-71)SIS0457-00。美国(ASTM4532-80)IANi-HiCr。
硬度:砂型铸造铸态硬度最低值为HB550,淬火后,最高值为HB600。
耐磨性能:优于KmTBCr26,但不如KmTBCr15Mo3。
铸造性能:流动性差,线收缩大(2%左右),容易出现缩松、缩孔、热裂等缺陷。
焊接性能很差,一般不进行焊接。比KmTBNi4Cr2-GT铸铁稍难加工。
9、KmTBCr15Mo2-DT(GT),其成分特点是中碳,高络低钼。Ⅲ
相近牌号:西德(DIN1695-81)G-X300CrMo153。英国(BS4844/3-86)3A(低碳2.4-3.0%)、3B(高碳3.0-3.6%)。美国(ASTM4532-80)ⅢC15%Cr-Mo-HC。硬度参见下表:


材料牌号

硬度 HRC

铸态

淬火态

软化退火态

KmTBCr15Mo2DT

4056

>=58

<=40

KmTBCr15Mo2GT

5058

>=58

<=40


热处理制度:该材料在铸态或硬化态下加工很困难,所以一般需经高温软化退火,进行粗切削加工,然后再经硬化热处理,硬化后再精加工至成品。
成形性能:线收缩约2%,体收缩率约为3.98%。铸件容易出现缩孔、裂纹等缺陷。
焊接性能很差,一般不进行焊接。但对铸件的局部缺陷必要时可用高络铸铁焊条补焊。
切削和磨削性能:在软化退火后可进行切削加工,经淬火硬化后进行磨削加工。目前,国内外正在研究和推广陶瓷刀具进行车削。
10、KmTBCr26具有良好的综合性能-很高的抗磨损性能,较好的韧性,以及可通过退火使之易于加工等。主要用于要求很高的耐磨性,较高的抗腐蚀性和抗高温氧化性的零件。如渣浆泵、破碎机、球磨机、抛丸机等易损件。
相近牌号:西德(DIN1695-81)G-X260Cr27。英国(BS4844-86)3D(低碳)、3E(高碳)。美国(ASTM4532-80)ⅢA25%Cr。瑞典(MNC708E-71)SIS0466-00。硬度参见下表:

材料牌号

硬度 HRC

铸态

淬火态

软化退火态

KmTBCr26

5058

>=55

<=40

成形性能:线收缩约2.1%,缩孔率为4.03%。容易出现缩孔、热裂等缺陷。
焊接性能很差,一般不进行焊接。
切削加工性能:一般退火后进行加工。使用硬质合金刀或陶瓷刀可直接对铸态或淬火态工件进行切削加工。
11、KmTBCr18分高碳型GT(2.8-3.2%C)和低碳型DT(2.0-2.6%C)。高碳型主要用于中性或碱性浆体的冲蚀磨损;低碳型主要用于PH>=3的偏酸性浆体的冲蚀磨损。
相近牌号:法国标准号2410Cr18, 德国标准号X410Cr18。
硬度:高碳型,铸态HRC=50-54,淬火态HRC58-62;低碳型,铸态HRC=49-51,淬火态HRC54-57。