毕业设计论文1Cr18Ni9耐热钢筛板的设计与研究

郑州大学毕业设计（论文）题 目：1Cr18Ni9耐热钢筛板的设计与研究指导教师： 职称： 教授 学生姓名： 学号：专 业： 材料成型及控制工程 院（系）： 材料科学与工程学院 2009年6月2日摘要耐热钢是指在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢。筛板是筛分机用以完成筛分过程的重要工作部件，每台筛分机械都要选择一种符合它的工作要求的筛板。不同的物料，不同的场所应选用不同的筛板，以达到筛分的最佳效果。筛板应有足够的强度、较高的开孔率和不易堵孔等性能。振动筛振动时，筛板通过不同形状和大小的物料，在振动力的作用下，将不同粒度的物料进行分离，达到分级目的。耐热钢筛板主要应用于冶金、煤炭、化工、建材及水电工程、磨料垃圾处理、采石场等行业物料的洗矿、筛分、分级、脱渣、脱泥、脱水等行业。本文研究了耐热钢和筛板的各种化学成分及性能，并且还介绍了筛板的生产工艺，包括它的造型、制芯、熔炼浇注等过程。最后并通过一系列的实验得到了应用比较广泛的筛板材料1Cr18Ni9的晶相图和硬度值，简单的分析了它的基本性能。关键词：耐热钢 ；筛板AbstractHeat-resistant steel is at high temperature with high temperature oxidation resistance and adequate strength and good heat resistance of steel. Sieve is a screening machine to complete the screening process, the important working parts, each screening machinery must select a line of its work requirements sieve. Different materials, different places different sieve should be used to achieve screening of the best results. Sieve should have sufficient strength, high open porosity and pore blocking and other properties is not easy. Vibration shaker, sieve through the different shapes and sizes of materials under vibration force, the separation of different size materials to achieve the purpose of classification。Heat-resistant steel sieve is mainly used in metallurgy, coal, chemicals, building materials and hydropower projects, abrasive waste, quarry materials and other industries washing, screening, grading, removing slag, removing mud, dehydration and other industries.In this paper, heat-resistant steel and sieve of various chemical composition and properties, and also introduces the sieve of the production process, including its shape, core making, melting and pouring process and so on. Finally,through a series of experiments have been used widely in the sieve material 1Cr18Ni9 crystalline phase diagram and hardness values, a simple analysis of its basic properties.Key words: Heat-resistant steel, Sieve目录摘要iiAbstractiii1概述11.1耐热钢11.1.1耐热钢简介11.1.2 化学成分和组织11.1.3 耐热钢的分类11.1.4 耐热钢中合金元素的作用21.1.5 耐热钢的生产工艺31.1.6 中国耐热钢的牌号表示方法51.1.7 耐热钢的基本性能51.2 筛板71.2.1 定义71.2.2 筛板的分类81.2.3 筛孔的形状91.2.4 筛板的作用与特点101.2.5 筛板的适用范围102实验方法112.1 耐热钢筛板的研究错误！未定义书签。2.1.1 筛板的性能要求错误！未定义书签。2.1.2 筛板的生产工艺错误！未定义书签。2.2 实验方法的制定错误！未定义书签。2.2.1 1Cr18Ni9的化学成分及性能介绍错误！未定义书签。2.2.2 晶相组织的观察错误！未定义书签。2.2.3 硬度测定错误！未定义书签。3 实验结果及分析183.1 晶相组织分析183.2 试样的硬度分析19附件1：2附件2：3附件3：4附件4：5附件5：6外文翻译7外语原文14致谢20201概述耐热钢是指在高温下工作的钢材。耐热钢的发展与电站、锅炉、燃气轮机、内燃机、航空发动机等各工业部门的技术进步密切相关。由于各类机械、装置使用的温度和所承受的应力不同，以及所处的环各异，因此所采用的钢材种类也各不相同。这里所谈的温度是个相对的概念。筛板的使用范围十分的广，几乎涉及到生活中的方方面面，在加工和制造时都需要用到各种类型的筛板。耐热钢筛板主要用于矿山、煤炭、冶炼、建材、耐火材料、轻工、化工、医药、食品等行业。1.1耐热钢1.1.1耐热钢简介耐热钢是指在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢。耐热钢包括抗氧化钢和热强钢两类。抗氧化钢又简称不起皮钢。热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢。它在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。中国自1952年开始生产耐热钢。以后研制出一些新型的低合金热强钢，从而使珠光体热强钢的工作温度提高到600620；此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。 耐热钢和不锈耐酸钢在使用范围上互有交叉，一些不锈钢兼具耐热钢特性，既可用作为不锈耐酸钢，也可作为耐热钢使用。1.1.2 化学成分和组织耐热钢的主要成分除铁、碳外，还有铬、硅、镍、锰、钒、钛、铌等合金元素。由于铁碳以及各种合金元素的成分和比例不同，生产出来的各种耐热钢的组织也各不相同，主要有珠光体钢、马氏体、铁素体钢、奥氏体钢等。1.1.3 耐热钢的分类按组织分类A：珠光体钢合金元素以铬、钼为主，总量一般不超过5。其组织除珠光体、铁素体外,还有贝氏体。这类钢在500600有良好的高温强度及工艺性能，价格较低，广泛用于制作 600以下的耐热部件。如锅炉钢管、汽轮机叶轮、转子、紧固件及高压容器、管道等。典型钢种有：16Mo,15CrMo,12Cr1MoV,12Cr2MoWVTiB10Cr2Mo1等。B：马氏体钢 含铬量一般为713%,在650以下有较高的高温强度、抗氧化性和耐水汽腐蚀的能力，但焊接性较差。含铬12%左右的1Cr13、2Cr13,以及在此基础上发展出来的钢号如1Cr11MoV，1Cr12WMoV,2Cr12WMoNbVB等,通常用来制作汽轮机叶片、轮盘、轴、紧固件等。此外,作为制造内燃机排气阀用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo等也属于马氏体耐热钢。 C：铁素体钢含有较多的铬、铝、硅等元素，形成单相铁素体组织，有良好的抗氧化性和耐高温气体腐蚀的能力,但高温强度较低,室温脆性较大，焊接性较差。如1Cr13SiAl,1Cr25Si2等。一般用于制作承受载荷较低而要求有高温抗氧化性的部件。D：奥氏体钢 含有较多的镍、锰、氮等奥氏体形成元素，在 600以上时，有较好的高温强度和组织稳定性，焊接性能良好。通常用作在 600以上工作的热强材料。典型钢种有 1Cr18Ni9Ti,1Cr23Ni13,1Cr25Ni20Si2，2Cr20Mn9Ni2Si2N,4Cr14Ni14W2Mo等。1.1.4 耐热钢中合金元素的作用硅:这些铁素体形成的元素，在高温下能促使金属表面生成致密的氧化膜，防止继续氧化，是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐蚀的主要元素。硅是钢中常见的元素之一。作为一种合金元素，硅在钢中的含量一般不应低于0.40%。硅在钢中不形成碳化物，而是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中。它提高钢中固溶体的强度，其冷加工变形硬化率的作用极强，仅次于磷，但同时也在一定程度上降低钢的韧性和塑性。硅能提高钢的退火、正火和淬火温度，降低碳在铁素体中的扩散速度，增加钢的回火稳定性。铬：铬是耐磨材料的基本元素之一，主要作用是提高钢的淬透性，同时固溶强化基体，显著改善钢的抗氧化作用，增加其抗腐蚀的能力，铬和铁形成连续固溶体，与碳形成多种化合物，铬的复杂碳化物(Cr，Fe)7C3对于钢的性能有显著的影响，特别是提高耐磨性，Cr与Fe形成金属间化合物6相(Fe，Cr)。铬能显著增加钢的淬透性，但亦有增加钢的回火脆性的倾向。铬提高钢的回火脆性，降低钢的马氏体点Ms。铬加入纯铁和钢中，在一定含铬量时，都能提高强度和硬度。锰:锰是好的脱氧剂和脱硫剂。锰和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子，锰在钢中由于降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用，也间接地起到提高珠光体钢强度的作用。锰还能显著降低钢的Ar1温度和奥氏体分解速度。锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。但是作为合金元素，锰也有它不利的一面。锰含量较高时，有使钢晶粒粗化的倾向，并增加钢的回火脆性敏感性。冶炼浇铸和锻轧后冷却不当时，容易使钢产生白点。碳：碳是影响铸钢强度、硬度、韧性及淬透性、耐磨性的至关重要的元素。碳量过高，热处理后形成的高碳马氏体硬度高，但韧性低，且热处理时易形成裂纹;碳量过低，铸件淬透性差，硬度低，耐磨性不佳。钒、钛、铌 是强碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，提高钢的高温强度。钛、铌与碳结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀。 硼、稀土 均为耐热钢中的微量元素。硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止元素扩散和晶界迁移，从而提高钢的高温强度；稀土元素能显著提高钢的抗氧化性，改善热塑性。1.1.5 耐热钢的生产工艺（1）冶炼：耐热钢一般在电弧炉或感应炉中熔炼。质量要求高的往往采用真空精炼和炉外精炼工艺。 （2）铸造：某些高合金耐热钢难以加工变形，生产铸件不仅比轧材合算，而且铸件还有较高的持久强度。所以在耐热钢中耐热铸钢占有相当大的比例。铸造方法除采用砂型铸造外，还可用精密铸造工艺以获得表面光滑、尺寸精确的产品。对合成氨和乙烯裂解用的高温炉管往往采用离心铸造的方法。 （3）热处理：所谓热处理，是借助于一定的热作用来人为地改变金属合金内部的组织和结构，从而获得所需要性能的工艺操作。在各种金属材料和金属制品的生产过程中，热处理是不可缺少的重要环节之一。众所周知，钢材的热处理制度最终决定了钢材的组织与性能。因此钢材热处理工艺参数制定的正确与否，对钢材的使用寿命起着决定的作用。钢的淬火，就是将钢加热到临界温度(Ac3)以上，保温一定时间，使碳化物溶解并使奥氏体均匀化，并以大于临界冷却速度进行冷却的一种工艺过程。高强度钢的淬火加热温度往往比Ac3高3050或更高，而且保证晶粒不粗大。淬火温度对强度和塑性的影响规律主要是由于微观组织的变化引起的。淬火组织一般都是马氏体，马氏体是碳在a-Fe中的过饱和固溶体。其形态依马氏体含碳量的高低而形成两种基本形态，即板条状马氏体和片状马氏体。两者无论在金相形态、亚结构特征晶体学位向关系以及性能等各方面均不相同。实验表明，碳量大于1%碳的马氏体完全为片状马氏体，其亚结构主要为孪晶，又称为孪晶马氏体。碳量小于0.2%的马氏体几乎全是板条状马氏体，若在低碳钢中加入大量的能使Ms点降低的合金元素，淬火后也会得到大量的孪晶马氏体，钢的韧性也会显著变坏。含碳量在0.20.4%的马氏体则是以板条状马氏体为主(占80%左右)的马氏体混合组织。淬火温度过高，淬透性好、机械性能高，但温度过高，奥氏体晶粒易于粗大，淬火后得到粗大的马氏体组织，并且淬火后试样易变形甚至开裂，故得不到良好的综合力学性能;淬火温度过低，钢中的铁素体和珠光体不能全部转变成奥氏体，冷却后得不到单一的马氏体组织，钢的强度不符合要求。由于本实验材料为多元低合金耐磨钢，应考虑合金元素的溶解和再分配。强烈形成碳化物的合金元素与碳形成稳定碳化物延缓其溶入奥氏体，同时由于合金元素在奥氏体中的扩散激活能较高，其自身不易均匀化，所以淬火加热温度必须适当提高，以充分发挥合金化的作用。钢中铬引起淬火加热温度升高，因此，根据Ac3为790，本实验淬火温度在850900温度范围内，选定淬火温度，也就是淬火温度定为880，然后观察淬火对实验材料性能的影响。淬火时间的选择:钢中的合金元素在原始组织各相(铁素体及碳化物)中的分配是不均匀的。在退火状态下，碳化物形成元素主要集中在碳化物相中，而非碳化物形成元素则主要集中在铁素体中。因奥氏体形成后，合金元素的扩散比碳困难，特别是铬、钼等形成了难溶解的特殊碳化物，在加热时，如保温时间不足，将会得到成分极不均匀的奥氏体，此时，合金元素将主要集中在未溶解的碳化物及其周围的奥氏体中，淬火后就会得到极不均匀的马氏体，就不能充分发挥合金元素的作用，因此加热时要求奥氏体尽可能均匀化。淬火冷却介质的选择钢从奥氏体状态冷至Ms点以下所用的冷却介质叫做淬火介质。介质冷却能力越大，钢的冷却速度越快，越容易超过钢的临界冷却速度，则工件越容易淬硬，且淬硬层的深度越深。但是，冷却速度过大将产生巨大的淬火应力，易于使工件产生变形或开裂。回火工艺的制定淬火钢的组织主要是马氏体或马氏体加残余奥氏体。马氏体和残余奥氏体在室温下都处于亚稳定状态，马氏体处于碳过饱和状态，残余奥氏体处于过冷状态，它们都趋于向铁素体加渗碳体(碳化物)的稳定状态转化，但这种转化需要一定的温度和时间条件，因此淬火钢件必须立即回火，以消除或减少内应力，防止变形和开裂，并获得稳定的组织和需要的性能。回火是紧接着淬火的一种热处理操作，即将钢在Ac1以下的温度加热、保温，并以适当速度冷却的工艺过程。由于回火可以在Acl以下很宽的温度范围内改善钢的强度、韧性、塑性的配合，钢的性能也就可以在很宽的范围内变化。回火是淬火马氏体分解，碳化物析出与聚集长大，残余奥氏体转变及铁素体再结晶的综合过程，这一过程是由非平衡态向介稳定态或稳定态的转变。回火的主要目的是减少或消除淬火应力，保证相应的组织转变，提高钢的韧性和塑性，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合，以满足各种用途工件的性能要求。铁素体钢不能通过热处理强化。为消除因冷塑性变形加工和焊接所导致的内应力，可在650830进行退火处理，退火后快速冷却,以便迅速地经过475脆性温度范围。 奥氏体抗氧化钢大多采用高温固溶热处理，以获得良好的冷变形性。奥氏体热强钢则先用高温固溶处理，然后在高于使用温度60100条件下进行时效处理,使组织稳定化，同时析出第二相，以强化基体。耐热铸钢多在铸态下使用，也有根据耐热钢的种类采用相应的热处理的。1.1.6 中国耐热钢的牌号表示方法根据我国钢铁产品表示方法国家标准中的规定。产品牌号的命名采用汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字相结合的表示方法。汉语拼音字母用于表示产品名称、用途、特性和工艺方法。耐热钢牌号的表示方法一般采用规定的合金元素符号和阿拉伯数字表示。通常在牌号的第一位用一位阿拉伯数字表示平均含碳量（以千分之几计）；当平均含碳量1.00%时，用两位阿拉伯数字表示；当含碳量上限0.10%时，以“0”表示含碳量；当含碳量上限0.03%，0.01%时(超低碳)，以“03”表示含碳量；当含碳量上限(0.01%时极低碳)，以“01”表示含碳量。例如：平均含碳量为0.20%，含铬量为13%的不锈钢，其牌号表示为“2Cr13”；含碳量上限为0.08%，平均含铬量为18%，含镍量为9%的铬镍不锈钢，其牌号表示为“0Cr18Ni9”；含碳量上限为0.12%，平均含铬量为17%的加硫易切削铬不锈钢，其牌号表示为“Y1Cr17”；平均含碳量为1.10%，含铬量为17%的高碳铬不锈钢，其牌号表示为“11Cr7”；含碳量上限为0.03%，平均含铬量为19%，含镍量为10%的超低碳不锈钢，其牌号表示为“03Cr19Ni10”；含碳量上限为0.01%，平均含铬量为19%，含镍量为11%的极低碳不锈钢，其牌号表示为“01Cr19Ni11”。专门用途、工艺方法或易切削的耐热钢，在牌号前面冠以专用钢、专用工艺方法或易切削钢的符号。1.1.7 耐热钢的基本性能（1）耐热钢的耐高温腐蚀性能耐热钢经常处于高温复杂的腐蚀性环境中工作。耐高温腐蚀是耐热钢的一项很重要的性能要求。高温腐蚀是材料在高温下和各类气体环境发生的反应。主要的高温气体腐蚀形式有：高温氧化、硫化、氮化、碳化等形态。另外还有高温熔岩腐蚀、高温液态腐蚀等。（2）抗高温氧化金属和氧的亲和力大的时候，且氧在晶格内溶解速度达到饱和的时候，就在金属表面上形成氧化物。一旦形成了氧化膜，氧化过程的继续进行取决于两个因素：（a）界面反应速速，包括金属/氧化物界面及氧化物/气体两个界面上的反应速度；（b）参加反应的物质通过氧化膜的扩散速度。在一般情况下，当金属的表面与氧起始反应生成极薄的氧化膜时，界面反应起到主导的作用，即界面反应是氧化膜生成的控制因素。但随着氧化膜的生长增厚，扩散过程将逐渐的起着越来越重要的作用，成为继续氧化的控制因素。金属表面形成的眼氧化膜一般是固态，但是根据氧化膜的性质不同，在较高温度下，有些金属的氧化物是液态，有些是气态。在耐热钢中加入铬、铝、硅和稀土元素，与氧形成一层完整致密具有保护性的氧化膜。在金属表面施加涂层也是提高抗高温氧化能力的重要方法。如在耐热钢表面渗铝、渗硅、或鉻铝、鉻硅共渗都有显著的抗氧化的效果。（3）抗高温硫化高温硫化是一种比高温氧化跟严重的高温腐蚀形式、因为硫化膜比氧化膜的缺陷浓度大，更容易开裂和剥落，特别是硫化物的熔点低，蒸汽压搞多数硫化物的共晶点低。硫化时，硫的存在形式对对高温硫化速度有影响。气相放入硫可能是以硫蒸气、二氧化硫、三氧化硫、硫化氢和有机硫化物等形态存在。当硫和氧同时存在时，在金属表面常形成氧化物和硫化物的混合锈层产物。由于氧化和硫化相似，氧化的基本理论和防止氧化的基本措施都适合于硫化。在钢中加入鉻、铝、硅等合金元素都可以在一定程度上防止和减缓高温氧化。（4）抗高温氮化氮化与氧化和硫化不同，其产生的失效形式也有所不同。氮化时其最终产物可以全是氮化物层，但该层耐水溶液腐蚀性能比较差，或者由于氮扩散到金属中去而降低氮的塑性，当在金属表面不能形成一层连续的氮化物层时，该层很脆。因此，对机体几乎无任何的防护作用。所以。在金属表面一旦形成氮化，将显著的降低材料的综合性能。铁、铬、铝等元素很容易形成氮化物：镍、铜等元素即使在高温下也不形成氮化物。因此，铜、镍等元素对抑制氮化是有作用的。在混合气氛中，由于镍易被硫化，因此，镍也是不能抑制氮化的。但在实际工程中，高镍鉻的材料仍是抗高温氮化的最佳材料。材料的预氧化对提高其抗氧化性能有一定的作用，对不锈耐热钢，效果尤为显著。（5）抗高温碳化高温碳化是材料暴露于高温下含碳的气体或液态环境中由于气体与材料表面发生高温反应，吸附在其表面上那一部分碳原子产生的表面增碳现象。金属表面吸收大量的碳，碳连续不断的渗于金属内部，当超过了碳在金属中的溶解度，高温下降形成许多不稳定的碳化物、析出石墨等，这就大大的降低了材料的耐腐蚀性能和综合力学性能。特别是不锈钢和耐热钢，由于碳化，在钢中出现大量的碳化鉻，从而造成钢的贫鉻，使耐腐蚀性能及抗高温氧化性能显著的降低。碳化是一种危害很大的高温腐蚀形态，但它不像高温氧化和硫化那样普遍。使用高合金的耐热钢是解决高温碳化的重要途径。硅是提高钢抗高温碳化的有利元素之一，但他在钢中的含量不宜超过2。碳化物稳定元素铌、钛、钨对提高抗高温碳化性能是有利的。改变气氛的成分能改变碳化条件，改善高温碳化的环境。（6）抗氢腐蚀氢腐蚀是高温腐蚀形态之一。一般发生在露点以上的高温高压氢环境中，如合成氨的生产和石化工业中的加氢装置等都是在高温高压氢环境中进行的。氢腐蚀是指高温下钢中首先发生脱碳现象，即钢中的碳化物分解，在钢的表面形成脱碳层，从而严重的降低刚的力学性能。钢中碳化物分解形成的碳原子在高温高压的氢环境中于氢反应生成甲烷气体。氢腐蚀是一种不可逆的氢损伤形态。钢中碳含量与氢腐蚀有直接的关系。钢中碳含量增加，是钢的抗氢腐蚀性能不变。在氢腐蚀条件下，选择含碳量低的钢是有益的。在钢中加入能形成稳定性高的合金元素，如铬、钼、钨、钛、铌等是提高钢的抗氢腐蚀的主要措施。（7）抗热腐蚀热腐蚀是金属材料在高温含硫的燃气工作条件下与沉积在其表面上的盐发生的反应引起的高温腐蚀形态。最典型的实例是在含氯化钠的大气与含硫的油料燃烧时沉积在其表面上的硫酸钠引起高温腐蚀。环境中的硫和氯化钠是导致产生热腐蚀的主要环境因素。硫主要来至燃料，而氯化钠主要来自大气，当一旦形成硫酸盐类时，会加速材料的热腐蚀过程。燃料中硫含量及燃烧用的空气中的氯化钠含量是影响热腐蚀的主要环境因素。因此，提高燃料的质量，减少燃料中杂质含量是减少热腐蚀的主要措施。提高合金元素氧化物的稳定性是抗热腐蚀的主要因素。材料中含有钨、钼、钒等合金元素易于形成酸性熔融热腐蚀。但材料中含有铬、铝等合金元素对材料的抗热腐蚀极为有利。一方面它们能与氧形成保护性良好的氧化膜，也可能形成尖晶石型复合氧化膜，这对提高材料的抗热腐蚀性能有很大的好处。在材料中加入稀土元素等微量元素也是提高材料抗热腐蚀的重要措施。在航空发动机片上涂高温涂层，能显著的提高叶片抗热腐蚀能力。具体到筛板，除了应该具有抗高温氧化性能外，还应该有良好的抗高温磨损性能，也就是具有良好的高温强度！1.2 筛板1.2.1 定义：筛板是筛分机用以完成筛分过程的重要工作部件，每台筛分机械都要选择一种符合它的工作要求的筛板。物料的各种特性，筛板的不同结构，材质及筛机的各种参数都对振动筛的筛分能力、效率、跑粗率及寿命产生一定影响，不同的物料，不同的场所应选用不同的筛板，以达到筛分的最佳效果。筛板应有足够的强度、较高的开孔率和不易堵孔等性能。振动筛工作时，不同形状和大小的物料在筛板中通过，小于筛孔尺寸的物料透筛，大于筛孔尺寸的物料保留在筛面以上，最终将不同粒度的物料分离，达到分级目的。图11.2.2 筛板的分类（1）梳齿筛板:梳齿筛板具有不堵塞、筛分效率高的显着特点，适用于煤炭、冶金、化工行业的烧结、熟料、焦炭以及各种生块矿石等硬度较高、重量较大的干物料，该筛板根据选用材质不同，可以达到不同的使用寿命。 根据材质不同可分为：新型耐磨合金筛板、高耐磨合金筛板、不锈钢铸造筛板、喷涂筛板、堆焊筛板、耐磨铸钢筛板、普通筛板。（2）大梳齿筛板：该筛板适用于焦炭、矿石的筛分，其优点是不堵料，共振系数大，筛分效率高。该筛板根据筛分不同的物料，使用寿命长短，选用不同材质盖板（材质有：耐磨、高耐磨、耐磨合金、喷涂、堆焊等）供用户选用。物料的分级粒度：25-80mm（3）焊接条缝筛板焊接条缝筛板是由筛条和框架焊接而成的。筛条主要用不锈钢制造，用得最多的为1Cr18Ni9Ti和1Cr18Ni9。有某些情况下，也可采用价格较低的1Cr17、1Cr13和普通的45#钢。筛体角度为：20-30适中，物料的分级粒度为：6-80mm.另外还有铸造条逢筛板，其材质有不锈钢，普通铸钢等。（4）金属丝编织网筛板：金属丝编织网筛板是用压有弯扣的金属丝编织而成的，筛孔为方形或长方形。其优点有：重量轻、开孔率高；而且在筛分过程中，由于金属丝具有一定的弹性，而作高频振动，使粘在钢丝上的细粒物料脱落，从而提高筛分效率。适用于中细粒级物料的分级作业。但是它的缺点是使用寿命较短。金属丝编织网筛面分粗孔和细孔两种。粗孔编织筛网的制造材料，有低炭结构钢丝、弹簧钢丝和不锈钢 丝等。筛孔尺寸一般为：4-125mm，钢丝直径为1.6-12.5mm。细孔编织网一般由低碳钢、黄铜、锡、锡表铜和不锈钢等材料，有专门的编织机编织而成。其开孔率为：36%-80%，筛孔尺寸为：0.03-16mm。适用的筛体角度为：18-30。（5）耐热筛板：该筛板是具有耐热、耐磨、耐腐蚀、抗冲击的高强度筛板，主要用于高温烧结矿的筛分作业。（6）冷筛铸造筛板：该筛板具有耐磨、耐腐蚀、抗冲击的高强度筛板，主要用于烧结、焦炭等原料的筛分作业。生产种类有：各种规格形状的不锈钢铸造筛板、高强度耐磨铸造筛板、普通铸钢筛板、高铬铸钢筛板、球铁筛板等。其筛孔形状有长方孔、方孔、菱形孔、梳齿孔、人字孔和锥形孔等。（7）板状筛板：板状筛板是用于钻孔或冲孔的方法，制成的带孔的钢板，其厚度一般为5-8mm,最厚也不超过12mm。板状筛板的优点是：比较牢固，使用寿命长；其缺点是开孔率较小；一般为40%-60%。筛孔尺寸一般为6-80mm,常用孔径为10-50mm。制造板状筛面的材料，具有较好的耐磨性，常用16Mn、16MnCu、16MnCr等钢材，有时也用Q235-A钢板制造。制造形状较多采用圆形孔，有些情况下，也采用方形孔、长方形孔、六角形孔、筛孔可以平行排列，也可以交错排列。（8）聚胺脂筛板：聚胺脂筛板是一种高分子弹性筛板，它具有优异的耐磨、耐油、耐水解、耐菌、耐老化性能。该筛板不仅可大幅度减轻设备重量，降低设备成本，延长使用寿命，而且降低噪音，广泛应用于矿山、冶金、煤碳、焦炭、洗煤、石油、化工等行业振动筛洗选分级作业。聚胺脂筛板孔的形状有：梳齿、方孔、长孔、圆孔及条缝式等。物料的分级粒度：0.1-80mm。1.2.3 筛孔的形状常见的筛板形式按外形结构有：阶梯形筛板（梳齿形筛板）、棒条形筛板、条缝筛板（扁条形、宽窄条形、直条形等）、平面筛板（人字孔、圆孔、长圆孔、方孔、长方孔、三角孔、桥形孔、凸孔、菱形孔、六角孔、十字孔等）等1.2.4 筛板的作用与特点1、耐磨性能好、使用寿命长。 2、强度足够高，较高的开孔率，自洁性能好，不结垢，不易堵塞。 3、具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、耐水解性和老化性能。1.2.5 筛板的适用范围冶金（铁矿石、石灰石、萤石、冷却高炉渣、焦炭等原料）、有色、黄金、煤炭、化工、建材及水电工程、磨料垃圾处理、采石场等行业物料的洗矿、筛分、分级、脱渣、脱泥、脱水等行业。2实验方法对试样的铸态和热处理后分别进行如下试验：2.1金相组织观察(l)试验目的：观察1Cr18Ni9钢在铸态和热处理后的金相组织的区别，研究组织和性能之间的关系。(2)试验仪器：金相显微镜。(3)试样形状尺寸：用线切割机从浇注的试棒上截取10 x 10x10mm的试样。(4)试验方法：金相试样制备:砂纸打磨水冲洗抛光水冲洗酒精棉球清洗浸蚀水冲洗酒精棉球清洗烘干。用金相显微镜采集系统观察至清晰的组织并照相分析。浸蚀剂:3%的硝酸酒精。浸蚀时间:20s。2.2 硬度测定(l)试验目的:对1Cr18Ni9钢在铸态和热处理后的硬度值进行对比，研究成分与热处理工艺对材料的硬度的影响;(2)试验仪器:HR150洛氏硬度计;(3)试样形状尺寸:同金相试样的形状和尺寸。(4)试验方法:本试验所测材料硬度采用洛氏硬度计测量，它是以测量压痕深度来表示材料的硬度值，压头采用圆锥角a=120的金刚石圆锥体。洛氏硬度值是以压痕深度h来计算的，h越大，硬度值越低;反之硬度值越高。每组试样测三次，最后求平均硬度。3 1Cr18Ni9筛板的生产工艺3.1筛板的性能要求由于振动筛工作时所产生的疲劳破坏对自身结构有极大的破坏性，故在设计时对材料的选择有着很高的要求。筛板材料应具有良好的耐磨、耐热和耐腐蚀性能。此外，还要有很好的强度和韧性。经过几十年的发展，耐磨、耐热及耐蚀材料的研究取得了很大的进展，并在工业领域获得了广泛的应用。应用于筛板的材料通常有:耐磨合金钢(中低合金钢、弹簧钢、高锰钢和不锈钢)、耐磨铸铁(主要指高铬铸铁)以及近些年的聚氨酯高分子材料和陶瓷材料等。本文主要讲耐热钢的筛板。本文着重介绍成分为1Cr18Niq的筛板目前，用于筛板的铸造低合金钢还有马氏体抗磨钢、奥氏体一贝氏体抗磨钢等。马氏体抗磨钢在静载荷、疲劳强度及冲击载荷下，具有低的缺口敏感性和过载敏感性，其性能优于调制后的碳钢，具有较好的强度和良好的塑性、韧性配合，还有良好的加工工艺性能。而且这种钢的硬度超过珠光体抗磨钢一倍以上，故能适应冲击磨损的工作条件，是一种比较理想的筛板材料。3.2 1Cr18Ni9的化学成分及性能介绍本文所研究的耐热钢（1Cr18Ni9）是一种常用的不锈钢，它具有良好的耐腐蚀性。（1）化学成分： 碳 C ：0.15 硅 Si：1.00 锰 Mn：2.00 硫 S ：0.030 磷 P ：0.035 铬 Cr：17.0019.00 镍 Ni：8.0010.001Cr18Ni9具有耐腐蚀性能，它是一种不锈钢。使它具有耐腐蚀的合金元素是铬。铬溶于铁的晶格中形成固溶体。当钢中含铬量达到一定的浓度以上时，就会在钢的晶粒表面形成一层致密的、含氧化铬的薄膜。这种氧化膜在氧化酸性中具有高的化学稳定性，称为钝化膜。这层钝化膜作用在于保护晶粒内部，使之免于受到腐蚀。（2）力学性能：抗拉强度 b (MPa)：520 条件屈服强度 0.2 (MPa)：205 伸长率 5 ()：40 断面收缩率 ()：60 硬度 ：187HB;90HRB;200HV（3）热处理规范及金相组织：图2Fe-C合金相图中Cr=18的截面由图2可知，该钢在平衡状态下的组织为奥氏体、铁素体和碳化物。但在铸造条件下，共析转变来不及进行，因而在常温下的组织为奥氏体和碳化物。为了消除碳化物，可将钢进行固溶化处理，即将钢加热到10501100，保温一段时间，然后进行淬火，得到单一奥氏体组织。这样钢就具有了较高的强度和良好的塑性和韧性。3.3 1Cr18Ni9筛板的生产工艺3.3.1熔炼工艺的确定熔炼钢水在500 kg中频碱性感应炉中进行，采用的电流频率一般是10002500Hz。出炉温度为1500左右，浇注温度为14001500。加强炉前成分控制，钢水要经变质处理，确保有高质量和成分准确的钢水。出钢时必须脱氧、镇静，获得高温纯净的钢水。浇注时钢水由直浇口浇入型腔内，废气可经排气口逸出。浇注时要抬高浇包，快速浇注，使钢水迅速充满整个型腔，确保能全部浇足，同时做好挡渣工作，勿使渣子进入型腔，阻碍钢水正常流动。中频感应电炉的结构图如图4所示：图3感应电炉炉体部分结构图3.3.2造型工艺的确定(1)造型 造型所用型砂为水玻璃砂，采用普通CO2气硬法，此法是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺，由于设备简单，操作方便，使用灵活，成本低廉，在国内外大多数的铸钢件生产中得到了广泛的应用。CO2气体硬化水玻璃砂的主要优点是：硬化速度快，强度高；硬化后起模，铸件精度高。缺点是：含水量大，易吸潮；冬季硬透性差；溃散性差，旧砂再生困难。砂箱安放在型板上应对称稳固，垫实后再造型。造型时，筛板工作面放在铸造位置的下面，确保其质量。下箱必须撞实，型砂硬度要大于70度。上箱可相对松一点，以保证透气率。图4 砂箱(2)制芯制芯用砂为覆膜砂，覆膜砂的组成通常由石英砂，热塑性酚醛树脂，乌洛托品和硬脂酸钙构成，受热时包覆在砂粒表面的树脂熔融，在乌洛托品分解出的亚甲基的作用下，熔融的树脂由线性结构迅速转变成不熔体的体型结构，从而使覆膜砂固化成型。其特点具有高强度、低发气、低膨胀、耐高温。在砂芯制作时，采用模具成型，保证与下型箱芯孔的紧密配合。各砂芯高出下箱的高度要一致，砂芯高度要略高于筛板设计厚度，以保证合上上箱后，各砂芯的上端与上箱型砂面的紧密接触，有利于提高筛板铸件的成品率。图5 下芯3.3.3浇注系统的设计浇注系统是砂型中引导液态金属进入型腔的通道。成功的浇注工艺取决于金属本身的性质、铸型的性质和浇注系统的结构。合理的浇注系统的设计，应根据铸件的结构特点、技术条件、合金种类，选择浇注系统结构类型，计算截面尺寸。 下图6为1Cr18Ni9铸钢件筛板的零件图。图6 1Cr18Ni9铸钢件筛板的零件图下面对浇注系统的结构了尺寸进行计算和设计。根据铸造手册第5卷，设计步骤为：选择浇注系统类型选择流量损耗计算确定浇筑时间t选择截面比计算阻流截面A阻计算其他单元截面积。铸钢件的浇注系统一般采用开放式，用塞杆包浇注。计算阻流截面积：A阻= （1）式中A阻：浇注系统最小截面积（cm2）GL：流经A阻截面的金属液总重量（kg）：金属液密度（kg/cm-3）：流量损耗系数t：浇注时间(s)g：重力加速度(g=981cm/s2)：平均静力头高度(cm)由图估算可知的重量GL=（2*119.5*60*0.8+6.5*4.5*60*2+4.5*4.5*119.5*2）*7.8g =154609.6g=154.6kg查表可知流量损耗系数取0.5。本浇注系统中采用顶部注入的方式，且铸件位于上下型之间。如图7所示：从铸造手册中查表可知此时选择上砂型高度为100mm，浇口杯高度为150mm，平均静压高度=23cm。查表知浇注时间t=15s将以上数据代入公式（1）A阻=可得流截面积A阻=12.4cm2。本筛板中浇注系统截面比选择：=1:2:1.5的比例。因此由上关系式可知直浇道、横浇道、内浇道分别为8.3cm2、16.5cm2、12.4 cm2。4 实验结果及分析41 晶相组织分析4.1.1 试样的铸态组织对铸态下的实验材料进行金相组织观察，结果如图8所示: 图7试样在铸态下的晶相组织金相检验结果表明：材料的铸态显微组织为奥氏体+碳化物，粗大的奥氏体晶粒上弥散分布有大量碳化物。4.1.2 试样在热处理之后的晶相组织对试验材料经固溶处理+淬火的热处理工艺后，其金相组织如图8所示: 图8 试样在热处理之后的晶相组织图8为将试样钢进行固溶化处理，即将钢加热到10501100，保温一段时间，然后进行淬火后得到的晶相图，从实验结果可以看出热处理后得到单一奥氏体组织。这样钢就具有了较高的强度和良好的塑性和韧性。4.2 试样的硬度分析4.2.1 实验材料在铸态下的硬度值如表1所示: 表1 实验材料在铸态下的硬度值第一点第二点第三点平均值/HRC1817.716.817.54.2.2 实验材料在热处理之后的硬度值如表2所示 表2 实验材料热处理后的硬度值第一点第二点第三点平均值/HRC25.224.823.524.6由表1和表2的对比可知，试样在经过热处理之后硬度增大了。5结论（1）对一种生产上用的铸造耐热钢钢筛板（1Cr18Ni9）进行了初步的研究。对其铸态组织热处理后，不仅使筛板在高温下具有很好的热稳定性，而且有效提高了筛板的高温强度。（2）结合具体生产实践，对1Cr18Ni9筛板的各个方面进行了详细介绍，主要包括1Cr18Ni9耐热钢的成分、组织和性能。分析了1Cr18Ni9筛板的生产工艺：包括了熔炼工艺的确定，造型工艺的确定和浇注系统的分析与计算。（3）本文对材质为1Cr18Ni9的耐热钢进行了金相组织观察分析和硬度检测，取得了上述一些研究成果。参考文献1 胡仁喜, 马玉峰, 李辉. CAXA 2006平面与实体造型机械设. 北京：机械工业出版社，2007年8月. 1-22 王正浩, 王国业, 刘维伟. 振动筛的研究现状与发展趋势. 沈阳建筑工程学院学报,，4（1）（1991）：52-563 杨秀伦, 吴振卿, 张宗磊. 典型筛板性能分析及比较. 机械, 34（增刊）（2007）， 15-164 杨秀伦, 吴振卿. 筛板材料的现状与展望. 选煤技术, 2007，2：69-715 仝健民. 低合金耐磨钢的合金设计. 机械工程材料，1990, 3（78）：32356 王峰,王皓. 筛分机械M. 北京:机械工业出版社. 1998.77 孙旖. SZKX4248型直线振动筛的研制J. 煤矿机械，29(6)(2008), 122-1248 杨秀伦,吕秀玲,张跃,吴振卿,张银川. 筛板材料现状与展望J. 选煤技术，2(2007), 69-719 邓想,公永健. 抗磨耐热钢的耐磨性研究J.河南机电高等专科学校学报, 14(6)(2006), 8-910 许菊若,高等学校教材机械设计M. 北京:机械工业出版社. 2005.6。附件1：郑州大学毕业设计（论文）任务书（由指导教师填写）课题情况课题名称教师姓名职称学位教研室课题来源A.科研 B.生产 C.教学 D.其它课题类别A.设计 B.论文实施地点起止时间上机时数拟指导学生数对学生的特殊要求主要研究内容 目标和要求特色成果形式成果价值科室审题意见负责人签字: 年 月 日学院审批意见主管院长签字: 年 月 日附件2：郑州大学毕业设计(论文)开题报告表院（系）：材料科学与工程学院 类别：论文课题名称耐热钢筛板的设计与研究导师姓名吴振卿职 称教授学生姓名瞿达涛学 号20060800409专业材料成型及控制工程开题报告内容：调研资料的准备，选题依据、目的、要求；毕业论文进度安排；完成毕业论文所需要实验条件等、主要参考文献与资料情况等调研资料的准备：明确毕业设计内容，查阅与毕业设计相关的文献资料。选题的依据：高铬耐磨铸铁是一种广为使用的优良耐磨材料，物美价廉，具有良好的使用前景，对其高频堆焊熔敷进行工艺研究具有相当大的价值。选题的目的：选择这个研究课题，就是想了清楚高铬铸铁高频堆焊层的性能会受到那些因素的影响，具体会造成什么样的影响，以便于日后能更好地研究此类耐磨材料。选题的要求：要求对高铬铸铁高频堆焊的工艺性能进行研究。毕业论文进度安排：08年11月 选定毕业设计课题，明确毕业设计要求08年12月 查阅与毕业设计有关的专业文献资料09年1月 总结前段时间学习的内容，整理好文献资料09年2月 进行外语文献翻译09年3月 去新乡四达矿山机械厂进行实地参观，明白实验原理和操作规范09年4月 进行实验，磨制金相试样，观察组织，测量试验硬度09年5月 总结实验，进行数据分析09年6月 完成毕业设计论文实验条件:高频感应堆焊设备，金相制备和观察仪器，硬度计参考文献：高频堆焊耐磨覆层正交试验研究（汪选国）高频堆焊耐磨覆层工艺及结合机理研究（汪选国）焊料成分对高频堆焊性能的影响（张合超，阎兴义）铬系白口铸铁的研究进展（李海鹏，梁春勇，王立辉，陈学广）高铬铸铁里的碳化物形貌对力学性能的影响（任福战，赵维民，王如，李海鹏，宋志武）指导教师：学 生： 年 月 日附件3：郑州大学毕业设计(论文)计划进程表（ 由学生填写 ）学生姓名瞿达涛学号20060800409教师姓名吴振卿职称教授题 目耐热钢筛板的设计与研究周 次工 作 内 容第七学期1316周第七学期1720周第八学期14周第八学期58周第八学期912周第八学期1316周选定毕业设计课题，明确毕业设计要求，制定毕业设计规划查询毕业设计相关文献，整理资料，熟悉课题基本内容进行专业外语文献翻译，巩固英语专业词汇整理文献、资料，完成开题报告，定型毕业设计设计好实验内容，完成相关实验，记录好实验数据分析实验数据，总结毕业设计内容，完成毕业论文附件4：郑州大学毕业设计(论文)中期检查表院（系）：材料科学与工程学院题 目耐热钢筛板的设计与研究导师姓名吴振卿职称教授学生姓名瞿达涛学号20060800409专业材料成型及控制工程一、阶段性成果二、存在问题及解决办法 指导教师：学 生： 年 月 日附件5：郑州大学毕业设计（论文）成绩评定表学院： 班级： 姓 名 学号总成绩题目指导教师评语评定成绩： 签名： 年 月 日评 阅 人 评 语评定成绩： 签名： 年 月 日答 辩 小 组 评 语答辩组成员签名答辩成绩： 组长签名： 年 月 日注：设计（论文）总成绩=指导教师评定成绩（30%）评阅人评定成绩（30%）答辩成绩（40%）外文翻译高温对机械效率的影响以及耐热钢种热疲劳裂纹的增长速度在电子图像设备中的表现在高温下低碳低合金耐热钢中裂缝尖端的阳极溶解和氢的脆化对腐蚀疲劳裂纹扩展速率有着明显的影响。对在其他介质中产生的效应机制是，在钢表面有一个致密的氧化膜形成（磁铁矿），完全保护对金属腐蚀。在循环荷载的周期性作用下钝化膜定期扰乱裂纹尖端和刚成立的表面而迅速流离失到阳极地区。电化学反应主要发生的地方在其钝化处，并且这也是主要的或者说唯一的影响金属裂纹疲劳整长速度的因素。金属阳极新生表面钝化处形成的主要是由Fe3O4。此外，裂纹的增长速度，在单循环中金属阳极在裂缝尖端的溶解速度是与机械载荷速度造成的裂纹增长速率有关联的。机械的添加和腐蚀部分对裂纹扩展的影响就是这种情况。新生表面可以通过在钝化表面去氢极化的电化学反应方式形成裂纹。由于金属里面氢的成分缩短了开裂的周期在金属不断收缩的过程中，机械和腐蚀氢的成分相互加强，但是不能累计。这后来线性叠加的作者而接受。疲劳断裂生长率被认为是和齿数是函数相关的。 （1）是范围应力强度因子，D（）是受周期载荷和金属介质率综合影响的参数，是由实验数据测定的。结果确实反映了金属里氢脆对疲劳断裂生长率的影响，但它没有考虑到钝化表面的裂纹尖端的金属的腐蚀损失。 把这一点考虑在内，高温水介质影响对钢的疲劳断裂生长率可以通过其可加性模型来反映。 （2）其中Vf是疲劳裂纹扩展（疲劳裂纹扩展）率由机械载荷引起的;由Vcor金属表面钝化决定的，Hcf是由循环荷载和金属的功能参数共同决定。计算结果表明在高温水介质中耐热钢阳极溶解率对疲劳断裂生长率的影响是疲劳裂纹扩展速率对金属钝化处表面腐蚀损失从动力学角度来说产生的疲劳失效（KDFF）不只增加了一倍。是由阿尔哈吉卡尔片科物理力学研究所和利沃夫的乌克兰苏维埃社会主义共和国科学学院得出的计算结果。是从Fiziko-Khimicheskaya的著作中第三张章的12-18页翻译而来，这本出写于1986的5-6月间。这种假说是根据当中音频增加到一定程度时金属表面的氧化膜被破坏了，而中音频又是由机械的氧化膜厚度和参数来决定的。在负荷率增加足够低情况下，以确金属表面钝化处在钝化钝化完成后每个周期中负荷的氧化不再发生。从动力学角度讲在钝化表面的法拉第系数是和一个指数函数还能相近的。通过对裂纹张开角处尖端腐蚀电流和钝化处裂纹尖端的电流衰减的基础上，我们试图更加准确的计算出耐热