ch10船机主要零件的材料和热处理

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,第十章 船机主要零件的材料和热处理,轮机机械基础,第十章 轮机主要零件的材料及热处理,第一节 曲轴,第二节 连杆,第三节 气缸套,第四节 活塞,第五节 活塞销,第六节 活塞环,第七节 气阀,第八节 精密偶件,第九节 螺旋桨,第十节 重要螺栓,第十一节 涡轮叶片,第一节 曲轴,一、工作条件,受交变载荷、弯矩和扭矩的作用；横截面变化处有较大的集中应力。,二、材料,对曲轴的性能要求：,1,、良好的综合机械性能,2,、足够的疲劳强度,3,、优良的耐磨性,1,、低速柴油机：,主轴颈：,中碳优质碳素结构钢（,30,、,40,、,45,号钢）,曲柄：,铸钢（,ZG270-450,、,ZG310-570,、,ZG25MnV,等）,三、热处理,碳钢曲轴：退火，粗加工后正火,合金钢曲轴：退火，粗加工后调质,铸钢曲柄：两次正火和回火,高温扩散退火正火回火,球墨铸铁曲轴：正火；颈轴表面高频淬火,1,、常见热处理：,2,、表面强化处理,氮化处理,喷丸、滚压强化,2,、中高速柴油机,中碳优质碳素结构钢或合金调质钢，或球墨铸铁,第二节 连杆,一、工作条件,承受周期变化的气体力和惯性力的作用，内部产生很大交变拉、压应力和弯曲应力；大、小端受到摩擦和磨损。,二、材料,1,、低、中速：,30,、,40,、,45,号中碳优质碳素结构钢，,45Cr,、,35CrMo,等合金钢,2,、高速：,40Cr,、,35CrMo,、,42CrMo,等合金钢,三、热处理,1,、低速,正火,2,、中、高速：中碳钢,调质或正火,合金钢,调质,性能要求：综合机械性能,第三节 气缸套,一、工作条件和性能要求,1,、工作条件,内表面：高温高压燃气；强烈摩擦；燃气腐蚀,外表面：冷却水的冷却和腐蚀、穴蚀；热应力,2,、要求,较高强度、刚度,良好的耐磨性、耐蚀性和导热性,三、热处理,表面强化（表面淬火、表面化学热处理（氮化）；松孔镀铬,1,、低速、一般中高速：灰口铸铁,HT250,等，高磷铸铁、钒钛铸铁,2,、中高速强载：硼合金铸铁或球铁,二、材料,第四节 活塞,一、工作条件和性能要求,1,、工作条件,2,、要求,受高温高压燃气和往复惯性力作用,摩擦和撞击,足够的强度、硬度，较高的疲劳强度和高温工作性能,优良的导热性，较小的膨胀系数,良好的耐磨性、耐蚀性,较小的比重以减小往复惯性力,三、热处理,1,、铸铁：退火,2,、碳素铸钢、合金铸钢：退火，正火,3,、铝合金：淬火,+,时效处理,1,、低、中速：孕育铸铁,HT250,、,HT300,2,、大型低速,组合式：头部,-,铸钢或合金铸钢；裙部,-,孕育铸铁,3,、中、高速：铝合金,4,、高速强载：段铝合金,二、材料,第五节 活塞销,一、工作条件和性能要求,1,、工作条件：,2,、要求：,受气体力和往复惯性力周期性强烈冲击和弯曲作用；销座,受剪切作用,表面承受较大的摩擦磨损,足够的强度、刚度，表面有较高的硬度和耐磨性,足够的冲击韧性,较高的疲劳强度,二、材料,三、热处理：,低碳钢,15,、,20,号钢；合金渗碳钢,15Cr,、,20Cr,、,20CrMnTi,等,渗碳淬火低温回火,第六节 活塞环,一、工作条件和性能要求,1,、工作条件：,2,、要求：,受高温高压燃气作用,外圆表面和端面受到摩擦、磨损,足够的强度、硬度,低速：,HB180,220,；中高速：,HB190,230,良好的耐磨性与磨合性,比气缸套高,10,20HBS,良好的耐热性与导热性,良好的抗腐蚀性,二、材料,三、热处理：,1,、铸铁（,HT250,等；合金铸铁）,2,、钢制刮油环,高速大功率,镀铬；喷钼,第七节 气阀,一、工作条件和性能要求,1,、工作条件：,2,、要求：,承受较高热负荷,排气阀受到高温废气的冲刷与腐蚀,受到高压燃气的交变载荷作用，关阀有撞击磨损，阀杆与,导套间有磨损,较高的高温机械性能,高温抗腐蚀性能,较高的耐磨性与抗冲击性能,导热性好，热膨胀系数小,二、材料,三、热处理,进气阀：,40Cr,、,35CrMo,、,40CrNi,等合金调质钢,或气阀钢,4Cr9Si2,排气阀：气阀钢,4Cr9Si2,、,4Cr10Si2Mo,、,4Cr14Ni4W2Mo,等,4Cr9Si2,、,4Cr10Si2Mo,马氏体热强钢：退火,+,调质,4Cr14Ni4W2Mo,奥氏体热强钢：固溶处理,+,时效处理,第八节 精密偶件,一、工作条件和性能要求,1,、工作条件：,2,、要求：,工作表面受到严重摩擦和磨损,受高压燃油的腐蚀和冲击作用,足够的强度和硬度,较高的耐磨性和热硬性,较高的疲劳强度和冲击韧性,线膨胀系数相同，金相组织稳定,二、材料,:,三、热处理,滚动轴承钢,GCr15,低合金工具钢,CrWMn,氮化钢,38CrMoAlA,高速钢,W18Cr4V,GCr15,：淬火冷处理低温回火,CrWMn,：淬火冷处理低温回火,38CrMoAlA,：氮化,W18Cr4V,：油淬三次以上回火,第九节 螺旋桨,二、工作条件,承受来自主机的巨大扭矩，与水作用产生轴向推力；,受到海水或河水的冲刷和腐蚀,要求：,较高的强度、塑性和冲击韧性,良好的抗穴蚀和抗电化学腐蚀的能力,良好的铸造性和机械加工性能,一、概述,由桨叶和浆毂组成，一般,3,6,个桨叶。,中小型：,3,4,个；大型：,4,5,个。,直径：一般,800,6000mm,；大型：,9m,三、材料,1,、锰黄铜：,+Fe,大型海船和军舰,2,、铝青铜：,ZQAl12-8-3-2,等,大型高速海船和军舰,3,、铸铁：,HT250,、,HT300,；球墨铸铁,内河船舶,4,、铸钢：,ZG230-450,冰区和内河船舶,5,、非金属材料：尼龙、玻璃钢,小船上,四、螺旋桨轴（尾轴）轴套,1,、材料,大型海船：锡青铜,ZQSn10-2,（,Zn,：改善铸造性和提高强度）,内河小船：锰黄铜,ZHMn58-2,（,Mn,：提高强度和在海水、氯化物及过热蒸汽中的耐蚀性和耐热性）,2,、尾轴轴套的检验,尾轴轴套毛坯铸件材料的化学分析和拉力试验；,外观检验。不允许有裂纹、密集气孔、疏松和砂眼等缺陷；,铜套粗加工后，套装在尾轴上之前，进行水压试验：压力为,0.1MPa,，,5min,内不得渗漏；,尾轴铜套套装加热温度不大于,320,，装于尾轴后应检查其严密性。尾轴铜套厚度依下表计算。,分类,新制铜套最小厚度,尾轴非工作轴颈部位,光车修理后铜套厚度,铜套极限厚度,计算式,t0.03d+7.5,t,0,0.75t,t,1,0.02d+5,t,i,=0.015d+3.5,d,尾轴直径（,mm,）,一、工作条件,承受拉力、惯性力、冲击力、振动等周期性作用,要求：,足够的强度和疲劳强度，适当的硬度,良好的韧性和塑性，切削加工性,高淬透性和低敏感性,二、材料,中碳钢、中碳调质钢（,40Cr,、,35CrMoA,、,40CrNi,、,45,号钢等）,三、热处理,调质处理,（大型低速的连杆螺栓和贯穿螺栓,允许正火代替调质）,第十节 重要螺栓,一、工作条件,在高温下承受很高的应力和高温燃气的强烈腐蚀作用,要求：,较高的强度、蠕变强度和疲劳强度,较高的冲击韧性和耐蚀性,一定的塑性和良好的加工工艺性能,二、材料,1Cr13,马氏体不锈钢，,580,4Cr14Ni14W2Mo,奥氏体型热强钢，,750,第十一节 涡轮叶片,一、厚壁和薄壁轴瓦,第十二节 滑动轴承,1,、瓦壳材料,白合金,&,铜铅合金：低碳钢、铸钢、铸造青铜（较少）,铝合金：低碳钢,2,、轴承合金材料,白合金、铜铅合金、,20,高锡铝合金和铝锑镁合金等,二、整体衬套式轴承,1,、瓦壳材料,2,、轴承合金材料,铜衬套：铸造锡青铜；钢衬套：低碳钢,铜铅合金或锡基巴氏合金，合金层厚度,0.4,1.0mm,第十三节 船舶管路,船舶管系：由管路、机械设备、检测仪表等构成船舶管路系统。,动力管系：为船舶动力装置中的主、辅机服务,船舶系统：为保证船舶安全和满足船员生活需要而设。,动力管系：燃油管路、滑油管路、冷却水管路、压缩空气管路,和排气管路。,船舶系统：舱底水系统、压载水系统、消防系统、通风系统、供,水系统、制冷与空调系统、货油系统及辅助锅炉装置等。,一、管子的分类,1,、按材料分,碳素钢管、合金钢管、双金属管、紫铜管、黄铜管、铝管、铸铁管、塑料管等,2,、按制造方法分,热轧钢管、冷拔钢管、对接焊接钢管、搭接焊接钢管、螺旋形焊接钢管等,3,、按结构分,无缝管和焊接管（有缝管）,4,、按用途分,蒸汽管、水管、煤气管、电缆管等,二、船用管子材料,1,、管路级别,按设计压力和设计温度不同，分为,级、,级、,级,2,、船用管子材料的选用原则,（,1,）,级,级管系的管子应选用碳钢和碳锰钢的钢管,碳钢和碳锰钢钢管、阀件和附件一般不能用于流体温度超过,450,的管系。,（,2,）铜管的使用温度一般不超过下列规定：,紫铜和铝黄铜：,200,；,铜镍合金：,300,；,适用于高温用途的特殊青铜：,260,。,（,3,）,级,级管系的管子不得采用灰铸铁管,（,4,）铁素体球墨铸铁管可用于双层底舱和货油舱内的舱底、压载和货油管路，不得用于介质温度超过,350,的管路。,（,5,）塑料管的最大允许工作压力，应不大于在其使用温度下爆破压力的,1/5,；使用塑料管一般介质温度不得高于,60,或低于,0,。,3,、船用管子材料,管子的液压试验,装船前试验：所有,级,级管系用管和设计压力大于,0.34MPa,的蒸汽管、给水管、压缩空气管和燃油管连同附件，在制造完工后包扎绝热材料或涂上涂层之前均应进行液压试验。试验压力不得低于,1.5,倍设计压力。,装船后试验：燃油管系、油舱加热管系，通过双层底舱或深舱,的舱底水管路以及液压管系应依下表进行液压试验。,管系,试验压力,燃油管系,1.5,倍设计压力，但不得小于,0.4MPa,油舱加热管系,通过双层底舱或深舱的舱底小管路,不小于该舱的试验压力,液压管系,1.25,倍设计压力，但不必超过设计压力加,7MPa,