i鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：1Cr18Ni9耐熱鋼篩板的設(shè)計(jì)與研究指導(dǎo)教師：職稱：教授學(xué)生姓名：學(xué)號：專業(yè)：材料成型及控制工程院（系）：材料科學(xué)與工程學(xué)院2009年6月2日ii摘要耐熱鋼是指在高溫條件下，具有抗氧化性和足夠的高溫強(qiáng)度以及良好的耐熱性能的鋼。篩板是篩分機(jī)用以完成篩分過程的重要工作部件，每臺篩分機(jī)械都要選擇一種符合它的工作要求的篩板。不同的物料，不同的場所應(yīng)選用不同的篩板，以達(dá)到篩分的最佳效果。篩板應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、較高的開孔率和不易堵孔等性能。振動篩振動時，篩板通過不同形狀和大小的物料，在振動力的作用下，將不同粒度的物料進(jìn)行分離，達(dá)到分級目的。耐熱鋼篩板主要應(yīng)用于冶金、煤炭、化工、建材及水電工程、磨料垃圾處理、采石場等行業(yè)物料的洗礦、篩分、分級、脫渣、脫泥、脫水等行業(yè)。本文研究了耐熱鋼和篩板的各種化學(xué)成分及性能，并且還介紹了篩板的生產(chǎn)工藝，包括它的造型、制芯、熔煉澆注等過程。最后并通過一系列的實(shí)驗(yàn)得到了應(yīng)用比較廣泛的篩板材料1Cr18Ni9的晶相圖和硬度值，簡單的分析了它的基本性能。關(guān)鍵詞：耐熱鋼；篩板iiiAbstractHeat-resistantsteelisathightemperaturewithhightemperatureoxidationresistanceandadequatestrengthandgoodheatresistanceofsteel.Sieveisascreeningmachinetocompletethescreeningprocess,theimportantworkingparts,eachscreeningmachinerymustselectalineofitsworkrequirementssieve.Differentmaterials,differentplacesdifferentsieveshouldbeusedtoachievescreeningofthebestresults.Sieveshouldhavesufficientstrength,highopenporosityandporeblockingandotherpropertiesisnoteasy.Vibrationshaker,sievethroughthedifferentshapesandsizesofmaterialsundervibrationforce,theseparationofdifferentsizematerialstoachievethepurposeofclassification。Heat-resistantsteelsieveismainlyusedinmetallurgy,coal,chemicals,buildingmaterialsandhydropowerprojects,abrasivewaste,quarrymaterialsandotherindustrieswashing,screening,grading,removingslag,removingmud,dehydrationandotherindustries.Inthispaper,heat-resistantsteelandsieveofvariouschemicalcompositionandproperties,andalsointroducesthesieveoftheproductionprocess,includingitsshape,coremaking,meltingandpouringprocessandsoon.Finally,throughaseriesofexperimentshavebeenusedwidelyinthesievematerial1Cr18Ni9crystallinephasediagramandhardnessvalues,asimpleanalysisofitsbasicproperties.Keywords:Heat-resistantsteel,Sieveiv目錄摘要.iiAbstract.iii1概述.11.1耐熱鋼.11.1.1耐熱鋼簡介.11.1.2化學(xué)成分和組織.11.1.3耐熱鋼的分類.11.1.4耐熱鋼中合金元素的作用.21.1.5耐熱鋼的生產(chǎn)工藝.31.1.6中國耐熱鋼的牌號表示方法.51.1.7耐熱鋼的基本性能.51.2篩板.71.2.1定義.71.2.2篩板的分類.81.2.3篩孔的形狀.91.2.4篩板的作用與特點(diǎn).101.2.5篩板的適用范圍.102實(shí)驗(yàn)方法.112.1耐熱鋼篩板的研究.錯誤!未定義書簽。2.1.1篩板的性能要求.錯誤!未定義書簽。2.1.2篩板的生產(chǎn)工藝.錯誤!未定義書簽。2.2實(shí)驗(yàn)方法的制定.錯誤!未定義書簽。2.2.11Cr18Ni9的化學(xué)成分及性能介紹.錯誤!未定義書簽。2.2.2晶相組織的觀察.錯誤!未定義書簽。2.2.3硬度測定.錯誤!未定義書簽。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析.183.1晶相組織分析.183.2試樣的硬度分析.19附件1：.2附件2：.3附件3：.4附件4：.5附件5：.6外文翻譯.7外語原文.14致謝.2011概述耐熱鋼是指在高溫下工作的鋼材。耐熱鋼的發(fā)展與電站、鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、航空發(fā)動機(jī)等各工業(yè)部門的技術(shù)進(jìn)步密切相關(guān)。由于各類機(jī)械、裝置使用的溫度和所承受的應(yīng)力不同，以及所處的環(huán)各異，因此所采用的鋼材種類也各不相同。這里所談的溫度是個相對的概念。篩板的使用范圍十分的廣，幾乎涉及到生活中的方方面面，在加工和制造時都需要用到各種類型的篩板。耐熱鋼篩板主要用于礦山、煤炭、冶煉、建材、耐火材料、輕工、化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。1.1耐熱鋼1.1.1耐熱鋼簡介耐熱鋼是指在高溫條件下，具有抗氧化性和足夠的高溫強(qiáng)度以及良好的耐熱性能的鋼。耐熱鋼包括抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼兩類?？寡趸撚趾喎Q不起皮鋼。熱強(qiáng)鋼是指在高溫下具有良好的抗氧化性能并具有較高的高溫強(qiáng)度的鋼。它在高溫下具有較高的強(qiáng)度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性?？寡趸撘话阋筝^好的化學(xué)穩(wěn)定性，但承受的載荷較低。熱強(qiáng)鋼則要求較高的高溫強(qiáng)度和相應(yīng)的抗氧化性。耐熱鋼常用于制造鍋爐、汽輪機(jī)、動力機(jī)械、工業(yè)爐和航空、石油化工等工業(yè)部門中在高溫下工作的零部件。這些部件除要求高溫強(qiáng)度和抗高溫氧化腐蝕外，根據(jù)用途不同還要求有足夠的韌性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的組織穩(wěn)定性。中國自1952年開始生產(chǎn)耐熱鋼。以后研制出一些新型的低合金熱強(qiáng)鋼，從而使珠光體熱強(qiáng)鋼的工作溫度提高到600620；此外，還發(fā)展出一些新的低鉻鎳抗氧化鋼種。耐熱鋼和不銹耐酸鋼在使用范圍上互有交叉，一些不銹鋼兼具耐熱鋼特性，既可用作為不銹耐酸鋼，也可作為耐熱鋼使用。1.1.2化學(xué)成分和組織耐熱鋼的主要成分除鐵、碳外，還有鉻、硅、鎳、錳、釩、鈦、鈮等合金元素。由于鐵碳以及各種合金元素的成分和比例不同，生產(chǎn)出來的各種耐熱鋼的組織也各不相同，主要有珠光體鋼、馬氏體、鐵素體鋼、奧氏體鋼等。1.1.3耐熱鋼的分類按組織分類A：珠光體鋼合金元素以鉻、鉬為主，總量一般不超過5。其組織除珠光體、鐵素體外,2還有貝氏體。這類鋼在500600有良好的高溫強(qiáng)度及工藝性能，價格較低，廣泛用于制作600以下的耐熱部件。如鍋爐鋼管、汽輪機(jī)葉輪、轉(zhuǎn)子、緊固件及高壓容器、管道等。典型鋼種有：16Mo,15CrMo,12Cr1MoV,12Cr2MoWVTiB10Cr2Mo1等。B：馬氏體鋼含鉻量一般為713%,在650以下有較高的高溫強(qiáng)度、抗氧化性和耐水汽腐蝕的能力，但焊接性較差。含鉻12%左右的1Cr13、2Cr13,以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展出來的鋼號如1Cr11MoV，1Cr12WMoV,2Cr12WMoNbVB等,通常用來制作汽輪機(jī)葉片、輪盤、軸、緊固件等。此外,作為制造內(nèi)燃機(jī)排氣閥用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo等也屬于馬氏體耐熱鋼。C：鐵素體鋼含有較多的鉻、鋁、硅等元素，形成單相鐵素體組織，有良好的抗氧化性和耐高溫氣體腐蝕的能力,但高溫強(qiáng)度較低,室溫脆性較大，焊接性較差。如1Cr13SiAl,1Cr25Si2等。一般用于制作承受載荷較低而要求有高溫抗氧化性的部件。D：奧氏體鋼含有較多的鎳、錳、氮等奧氏體形成元素，在600以上時，有較好的高溫強(qiáng)度和組織穩(wěn)定性，焊接性能良好。通常用作在600以上工作的熱強(qiáng)材料。典型鋼種有1Cr18Ni9Ti,1Cr23Ni13,1Cr25Ni20Si2，2Cr20Mn9Ni2Si2N,4Cr14Ni14W2Mo等。1.1.4耐熱鋼中合金元素的作用硅:這些鐵素體形成的元素，在高溫下能促使金屬表面生成致密的氧化膜，防止繼續(xù)氧化，是提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體腐蝕的主要元素。硅是鋼中常見的元素之一。作為一種合金元素，硅在鋼中的含量一般不應(yīng)低于0.40%。硅在鋼中不形成碳化物，而是以固溶體的形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中。它提高鋼中固溶體的強(qiáng)度，其冷加工變形硬化率的作用極強(qiáng)，僅次于磷，但同時也在一定程度上降低鋼的韌性和塑性。硅能提高鋼的退火、正火和淬火溫度，降低碳在鐵素體中的擴(kuò)散速度，增加鋼的回火穩(wěn)定性。鉻：鉻是耐磨材料的基本元素之一，主要作用是提高鋼的淬透性，同時固溶強(qiáng)化基體，顯著改善鋼的抗氧化作用，增加其抗腐蝕的能力，鉻和鐵形成連續(xù)固溶體，與碳形成多種化合物，鉻的復(fù)雜碳化物(Cr，F(xiàn)e)7C3對于鋼的性能有顯著的影響，特別是提高耐磨性，Cr與Fe形成金屬間化合物6相(Fe，Cr)。鉻能顯著增加鋼的淬透性，但亦有增加鋼的回火脆性的傾向。鉻提高鋼的回火脆性，降低鋼的馬氏體點(diǎn)Ms。鉻加入純鐵和鋼中，在一定含鉻量時，都能提高強(qiáng)度和硬度。錳:錳是好的脫氧劑和脫硫劑。錳和鐵形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度；同時又是碳化物形成元素，進(jìn)入滲碳體中取代一部分鐵原子，錳在鋼中由于降低臨3界轉(zhuǎn)變溫度，起到細(xì)化珠光體的作用，也間接地起到提高珠光體鋼強(qiáng)度的作用。錳還能顯著降低鋼的Ar1溫度和奧氏體分解速度。錳對提高低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度有顯著的作用。但是作為合金元素，錳也有它不利的一面。錳含量較高時，有使鋼晶粒粗化的傾向，并增加鋼的回火脆性敏感性。冶煉澆鑄和鍛軋后冷卻不當(dāng)時，容易使鋼產(chǎn)生白點(diǎn)。碳：碳是影響鑄鋼強(qiáng)度、硬度、韌性及淬透性、耐磨性的至關(guān)重要的元素。碳量過高，熱處理后形成的高碳馬氏體硬度高，但韌性低，且熱處理時易形成裂紋；碳量過低，鑄件淬透性差，硬度低，耐磨性不佳。釩、鈦、鈮是強(qiáng)碳化物形成元素，能形成細(xì)小彌散的碳化物，提高鋼的高溫強(qiáng)度。鈦、鈮與碳結(jié)合還可防止奧氏體鋼在高溫下或焊后產(chǎn)生晶間腐蝕。硼、稀土均為耐熱鋼中的微量元素。硼溶入固溶體中使晶體點(diǎn)陣發(fā)生畸變，晶界上的硼又能阻止元素?cái)U(kuò)散和晶界遷移，從而提高鋼的高溫強(qiáng)度；稀土元素能顯著提高鋼的抗氧化性，改善熱塑性。1.1.5耐熱鋼的生產(chǎn)工藝（1）冶煉：耐熱鋼一般在電弧爐或感應(yīng)爐中熔煉。質(zhì)量要求高的往往采用真空精煉和爐外精煉工藝。（2）鑄造：某些高合金耐熱鋼難以加工變形，生產(chǎn)鑄件不僅比軋材合算，而且鑄件還有較高的持久強(qiáng)度。所以在耐熱鋼中耐熱鑄鋼占有相當(dāng)大的比例。鑄造方法除采用砂型鑄造外，還可用精密鑄造工藝以獲得表面光滑、尺寸精確的產(chǎn)品。對合成氨和乙烯裂解用的高溫爐管往往采用離心鑄造的方法。（3）熱處理：所謂熱處理，是借助于一定的熱作用來人為地改變金屬合金內(nèi)部的組織和結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要性能的工藝操作。在各種金屬材料和金屬制品的生產(chǎn)過程中，熱處理是不可缺少的重要環(huán)節(jié)之一。眾所周知，鋼材的熱處理制度最終決定了鋼材的組織與性能。因此鋼材熱處理工藝參數(shù)制定的正確與否，對鋼材的使用壽命起著決定的作用。鋼的淬火，就是將鋼加熱到臨界溫度(Ac3)以上，保溫一定時間，使碳化物溶解并使奧氏體均勻化，并以大于臨界冷卻速度進(jìn)行冷卻的一種工藝過程。高強(qiáng)度鋼的淬火加熱溫度往往比Ac3高3050或更高，而且保證晶粒不粗大。淬火溫度對強(qiáng)度和塑性的影響規(guī)律主要是由于微觀組織的變化引起的。淬火組織一般都是馬氏體，馬