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水泵知识

各类牌号铸铁在泵上的应用

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(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。
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。)
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。
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。
 (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。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。
(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:
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、络酸等)、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。
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。
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(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:
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:
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。

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