化工機(jī)械用金屬材料脆化損傷研究

（甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741000）

化工機(jī)械設(shè)備由于工作環(huán)境較為特殊，因此在機(jī)械用金屬材料上需要其具有較好的耐高溫、耐強(qiáng)酸、耐壓力等性能，對(duì)材料硬度與耐磨性也有著較大的要求[1]?；C(jī)械用金屬材料在日常機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中會(huì)對(duì)材料表面造成脆化磨損，增加機(jī)械故障發(fā)生幾率且減少機(jī)械使用壽命。因此對(duì)化工機(jī)械用金屬材料脆化損傷進(jìn)行研究，找到其脆化損傷的主要影響因素。

1 實(shí)驗(yàn)方法

化工機(jī)械在工作過(guò)程中的高溫、振動(dòng)等因素作為導(dǎo)致機(jī)械用金屬材料脆化損傷原因，因此準(zhǔn)備尺寸為300mm＊150mm＊20mm的不同材料試板三個(gè)。試板單邊破口為22.5°，根據(jù)間隙為12mm～13mm[2]。分別將試板放入液壓振動(dòng)深孔鉆床上，以轉(zhuǎn)速為960r/min的噴吸式麻花鉆進(jìn)行切削后對(duì)材料表層進(jìn)行觀察。隨后將試板坡口與墊板堆焊三層用實(shí)驗(yàn)焊條進(jìn)行填充后，接通140A電流，道溫為250℃～300℃，焊后回火溫度為760℃，4h后隨爐冷卻到400℃后出爐。

2 結(jié)果分析

對(duì)三個(gè)試板進(jìn)行處理后，用線切割的方式從樣板上取約0.4mm薄片，制成金屬薄膜試樣，利用JEM-2010型透射電鏡進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)觀察[3]。針對(duì)三種金屬熔敷金屬化學(xué)成分與不同化工機(jī)械用金屬性能比較進(jìn)行比較，如表1、表2所示：

表1 熔敷金屬化學(xué)成分

表2 不同化工機(jī)械用金屬性能比較

3 化工機(jī)械用金屬材料脆化損傷原因分析

3.1 成分對(duì)金屬材料脆化損傷影響

化工機(jī)械用金屬材料脆化損傷程度的不同主要取決于金屬材料本身。在眾多化工機(jī)械用金屬材料中合金相對(duì)于其他單一金屬材料來(lái)說(shuō)有著更好的性能，而合金材料隨著合金成分的改變而呈現(xiàn)出不同的性能[4]。

化工機(jī)械用金屬材料在改變其合金元素后能夠在一定程度上改善材料脆性，而金屬材料中雜質(zhì)達(dá)到一定含量時(shí)，會(huì)使材料性能大大降低。

3.2 組織結(jié)構(gòu)對(duì)金屬材料脆化損傷影響

針對(duì)金屬材料脆化損傷原因分析過(guò)程中，組織結(jié)構(gòu)對(duì)于金屬材料也有著極大影響。金屬材料在穩(wěn)定情況下具有極好的韌性與塑性等環(huán)境抗力，這主要由于金屬材料中的分子成分對(duì)氧的溶解度較快，在這一過(guò)程中減少孔隙原子的有害作用。

不同的化工機(jī)械用金屬材料憨頭不同量的晶粒，而含有晶粒較少的金屬材料其性能較差。含有粗大晶粒較多的金屬材料會(huì)擁有較好的斷裂韌性，但延展性較差。在研究過(guò)程中可以發(fā)展，通過(guò)對(duì)金屬材料中的晶粒進(jìn)行細(xì)化，能夠全面提高金屬材料組織延展性且增加其斷裂韌性，也就是能夠通過(guò)加工減少片層組織長(zhǎng)達(dá)速度，從而獲得一種性能更加優(yōu)越的化工機(jī)械用金屬材料。

3.3 晶體結(jié)構(gòu)對(duì)金屬材料脆化損傷影響

化工機(jī)械用金屬材料由不同的晶體結(jié)構(gòu)組成，每種金屬的晶體結(jié)構(gòu)都有著理想的配比，而當(dāng)結(jié)構(gòu)中一種原子含量增加會(huì)對(duì)整體材料性能造成影響。金屬材料晶體結(jié)構(gòu)中能影響材料脆化損傷的主要因素為軸比與單胞尺寸。金屬材料晶體結(jié)構(gòu)中軸比與單胞尺寸的減少都會(huì)讓材料脆性有著極大改善。

單胞尺寸的減少會(huì)使材料結(jié)構(gòu)中位錯(cuò)柏氏矢量醬燒，從而降低材料位錯(cuò)線能量，增加其變形可能性。而金屬材料晶體結(jié)構(gòu)中的軸比變化與其中原子尺寸有關(guān)，對(duì)材料強(qiáng)度有著關(guān)鍵影響。

4 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)化工機(jī)械用金屬材料脆化損傷進(jìn)行研究過(guò)程中，通過(guò)對(duì)不同化工機(jī)械用金屬材料進(jìn)行試驗(yàn)，從而對(duì)影響金屬材料脆化損傷原因進(jìn)行分析。

不同金屬材料在加工使用過(guò)程中都有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此在對(duì)不同材料的機(jī)械化工使用中需要針對(duì)其材料的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行不斷調(diào)整。研究主要針對(duì)金屬材料共同性能進(jìn)行研究，對(duì)發(fā)現(xiàn)的結(jié)論進(jìn)行集中利用，為提高化工機(jī)械性能提供可靠依據(jù)。