机械密封材料选用知识.docx

一.钻基硬质合金有哪些特点机械密封用的硬质合金以钻基碳化铝应用最广，它是由硬度极高的碳化铝(WC)加钻(C。)或其它铁族金属做为粘结剂，用粉末冶金方法压制烧结而成。它的最大特点是硬度高、导热率高和线膨胀系数低。硬质合金中WC等硬质相耐腐蚀性很强，在酸碱等腐蚀性介质中十分稳定。但粘接金属的耐蚀性能较差，往往密封介质首先将粘接金属腐蚀使硬质相WC等孤立而失去依靠，在相对摩擦中迅速磨掉。所以WC-Co硬质合金不适用于具有腐蚀性的场合。但在一般温度下的硫酸和沸点以下的苛性钠等介质中有较强的耐腐蚀性。WC-Co材料冲击韧性低而脆性高，机械加工价格昂贵。常用硬质合金的物理和机械性能见表12。表12钻拉硬质合金的部分性能合金类别合金牌号容檄gema抗弯强度MPa*度HRA线膨胀系敬(0300p)XYGG146150HOC>89.14.6YGe14.4H.81470>8945YT512.5-1321274>89.6606YTU1121.24U76>90.6621二.什么是耐腐蚀硬质合金为克服WC-Co中粘结相的耐腐蚀性差的缺陷，出现了以Ni为粘结相WC为硬质相的耐腐蚀硬质合金。性能和WC-Co类硬质合金相近，耐蚀性有所提高。其化学成分WC占8994%,Ni占16%,WC-Nii的物理机械性能见表13o在醋酸、硫酸、烧碱等介质中耐腐蚀性能优良，在盐酸、磷酸中耐蚀性能良好。WC-Nl现国合金的性箧牌号密度g/«m»«度HRA抗电强度MPa线眸张系数(OyOotJ)r津性模量YWNB14.4M8>885>16005.34KIoToaoo还有的用WC-Ni-Cr代替WC-Co和WC-NioWC-Ni-Cr不仅有很好的耐腐蚀性，其强度和硬度与WC-Co相当，并且无磁性，是一种良好的耐腐蚀硬质合金。WC-Ni-Cr具有很高的导热系数(83.758.6W(m-K),较低的线膨胀系数(4X1(64.5x106lC)o在盐酸以及在55%NaOH和2%NaCl的混合溶液中有很好的耐蚀性。三.哪种硬质合金可以焊接为解决热装式密封环松脱的缺点，国内出现了一种可以焊接的硬质合金。它是以锲为粘结相的碳化格硬质合金(Cr3Y2-Ni),牌号为CNI5。与YG6比较具有重量轻(比重为77.5)、耐腐蚀和抗氧化等优点。因为线膨胀系数(500以下为10.2xl(61/)和不锈钢相近，合金成分同属C1.Ni基，可直接与环座焊接。焊接时，清洗好环座和硬质合金环，并在其间铺放一层Ni基粉末，然后置于真空电阻炉中，经IlOoc高温烧结，保温随炉冷却，经回火处理，然后加工到要求尺寸。其耐腐蚀情况见表Mo装U。'15利7&6的时腐像性比较牌号98%HNO.,68%HKOa'50加HtSOi3。%HCl38%HNOj+G2%I"S0q55/N&OH+2NClCNI50.01800120.0140017J0.00170041YC61.7101494C«20l120085，r四、钢结硬质合金有哪些特点钢结硬质合金是以钢为粘结相，碳化钛为硬质相的一种硬质合金。它有很高的耐磨性和刚性（弹性模量高），同时具有较高的强度、硬度和一定的韧性。由于TiC比重小，所以重量较轻；同时TiC颗粒呈圆形，摩擦系数大大降低，并且有较好的自润滑性。该合金还具有良好的抗热震性，可用在温度有剧变的场合。其突出的特点还是它的加工工艺性好，并可进行热处理，热处理后尺寸变化小，变形量在尺寸误差范围内。此外，它还具有良好的可焊性和可锻性。钢结硬质合金的耐腐蚀性能随钢基的类型不同而异。它们在海水和碱液中的耐蚀性较好，在其它介质中的耐蚀情况和机械性能见表15、16。*15的结硬质合金的抗腐馋性能rogcm>.24hVf号钢基类型HCl30%HNOs86%H1SO450%NaCl10%NtCl50%CHaCOOH10温度CT36然纨中含金泅14ft2Q6.00.280.0«3.211321RS”647o.'i0.040.9413-2iKfi高的不镌钢134。63.80.100.030；12IS2i襄IS纲结硬质合金的机械性能W号密度gcm硬度，HRc抗甯JS度MPa冲击裾性Nmcmt弹疆量线形胀系数×l1/X!.退火部火贵火滓火温净，<7CT356.5039466872IIROO'3060298。20070。84311.83R56.10的7。781300332103HO*-2007009IC11.13H862545826C1100152007007.5A10.00五.表面堆焊用硬质合金有哪些在密封环表面上堆焊一层硬质合金,可提高密封环的耐磨性和耐腐蚀性,且价格较低，是一种常用的方法。堆焊用的硬质合金有铭基I号、钻基1号及钻基2号，其成分及性能见表17。裳17堆烂用爬质含金的化学成分及性能重号地舟气源丝钻基1号堆焊气焊丝I钻基2号堆焊气弹纹第基1号堆煤电焊纣名称SDCrC-ISDCoCr-ISDCOCr_2TDCrC-ICr”31263226322531或C2533。.71412172.5*3.tNi356020-，03。50分St2842042.0C420284JMb0.5l.61.0U005J«5r余<2.02Q余量W35607090c三三余余a立津屋硬度，H>C48-644O-4546-SJ454抗拉我度，MP<35。46。B5O7SOI600WO冲击®1.,NmcMa2.6I765.0,品代号司太立将6号旬大立特6号上瘁69A.Z1F-7上号I6t铭基1号的堆焊层具有良好的耐汽蚀、耐腐蚀性能；钻基1号堆焊层具有较高的硬度，耐酸性好；钻基2号堆焊层具有耐高温及在高温下保持高硬度的特性。堆焊硬质合金虽然有一定的耐腐蚀性，但不耐强酸、热碱的腐蚀。它的硬度不算高，抗热裂能力较差，且堆焊工艺要求较高，不宜用于带颗粒介质的密封和高速密封。上述堆焊用硬质合金，堆焊前和堆焊后的热处理要求较严格，堆焊中易出现气孔和裂纹等缺陷。国内研制出了一种新型的堆焊用硬质合金。它是Fe-Cr-C系,型号为EDZCr55-1和EDZC1.60,是一种耐磨性高、韧性和抗裂性好的堆焊用电焊条。前者堆焊后硬度HRC55,冲击韧性可达ION.m/c11f以上；EDZC1.60的硬度为HRC60,但韧性稍差。这种堆焊硬质合金焊条堆焊工艺简单，交直流焊机均可。焊前仅将工件预热到200。C左右，焊接过程中不用伴热,焊后用保温材料覆盖即可。该焊条价格低，是一种很有前途的堆焊用硬质合金。六、哪些陶瓷可以做密封环？各有何特点？陶瓷具有良好的化学稳定性和很高的耐磨性，价格较低。由于对冲击、振动和温度剧变很敏感，导热系数低，所以只能用于PV值不高的腐蚀性介质中。常用的陶瓷有氧化铝(AI2。3)、氮化硅(Si8N4)、碳化硼(B4C)、碳化钛(TiC)及碳化硅(SiC)等。有的制成整体的陶瓷环，有的在密封环表面喷涂一层陶瓷。氧化铝陶瓷具有很好的耐腐蚀性，可以经受各种酸类、碱类、盐类和各种有机溶剂及强氧化剂的腐蚀。其性能与氧化铝的含量有关，氧化铝含量高，性能好，耐磨性好。氧化铝的硬度仅次于金刚石和碳化硼，可RC8586,机械强度和普通铸铁差不多，且原材料来源广泛，制造工艺简单。由于质脆和导热性不好，所以常用来作喷涂材料。需要指出的是动静环不能都用氧化铝制造，因有产生静电的危险。氮化硅是一种新开发出来的密封环材料，除具有优良的耐腐蚀性外，由于线膨胀系数小(25xl(62.8Xl(61/),抗热震性能比氧化铝好得多。在空气中，从室温到100O的范围内，能经受几十次至几百次的急冷和急热的循环而不开裂。氮化硅的耐磨性好，摩擦系数较低。氮化硅根据其制造方法的不同有反应烧结氮化硅和热压氮化硅。热压氮化硅强度较高，用于不需要进行机械加工的零件，反应烧结氮化硅由于制造工艺的特点，而被广泛采用。这些陶瓷的物理机械性能见表18。裳18部分陆还的物理机械性能符性B4CTiC99%AliO,I;反应绕结氨化硅热压丸化桂I一_-.密度，gcm*,2型2526».313硬度努氏2800hr69莫氏90HRA2085RRA9I-92线鹿卡系数，XI1.4.59.53.02.52728金定强屋,MPf_.J_2S035002100抗弯200抗弯7008001抚拉强虎，MPa175910240120140一性辅量.X10MPb0.455OU130.350l70.22导举系数，W(na.K)25930.229.I5.02七、碳化硅有哪些特点?使用中应注意什么？碳化硅是一种新型陶瓷,是到目前为止发现的最好的摩擦副材料，具备各种优良性能。例如物理性能、热学性能和化学性能，甚至防辐射性能都不例外。在胶着性能方面，碳化硅会生成氧化硅的保护膜，它可被大多数液体湿润。碳化硅的导热系数为氧化铝的10倍。这些特性，结合其超级硬度，使它本身以及对磨材料有很长的使用寿命。它的耐腐蚀性很好，在强氧化性介质中，只有在50（600°C的高温下才起反应，几乎耐所有的酸和碱。制造方法可分为热压烧结SiC常压烧结SiC,反应烧结SiC.化学气相反应SiC（又称硅化石墨）和化学气相沉积SiCo前三种为整体碳化硅，后两种是在石墨表面上形成的SiC覆盖层。制造方法不同性能也不同，常压烧结和热压烧结SiC致密度高达97%以上:反应烧结SiC其中有一定数量的游离硅和孔隙；化学气相沉积和化学气相反应SiC则表层为SiC,基体为石墨。它们共同的特点是摩擦副端面都是致密极硬的SiC。其性能见表19和表20。裳19碳化硅的物理机加性健和类«度VftHRA抗弯强度MP热膨胀系数×I1.1/七导照系数叼（7弹性模量MFAX1”热压SiC317322;9394>700无压Sic303l90924604.961.92.b_反应烧结SiC3G53.t9256404453B-38赛20碳化硅、叙化铝和硬化的耐