山特維克壓縮機(jī)用冷軋淬火閥片鋼帶Sandvik20C\7C27Mo2的應(yīng)用

目前，活塞式制冷壓縮機(jī)的吸、排氣閥片，空調(diào)用轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)排氣閥片，以及125 mm缸徑以下的微型空氣壓縮機(jī)用的舌簧狀閥片、條0閥片、環(huán)狀閥片，通項金屬材料（上海）有限公司（以下簡稱“通項公司”）大都供應(yīng)瑞典SANDVIK公司冷軋淬火閥片鋼帶給客戶。這種閥片鋼帶有兩種規(guī)格，一種為20C，習(xí)慣上稱為碳鋼閥片鋼，另一種為7C27Mo2，習(xí)慣上稱為不銹鋼閥片鋼。本文通項公司擬就這兩種閥片鋼選用上應(yīng)注意的問題，作一簡單介紹，以供讀者參考。

1關(guān)于厚度的標(biāo)注
SANDVIK閥片鋼帶的厚度規(guī)格是按照英制給出的，換算成公制后，不同厚度規(guī)格之間有的相差不到0.03mm。如0.38mm與0.406mm之間只相差0.026mm，而國內(nèi)許多廠家對其厚度規(guī)格了解不夠，往往在圖紙上給出厚度尺寸后，再加注一個公差尺寸，因而給閥片制造廠在選材上帶來麻煩，甚至?xí)霈F(xiàn)錯誤。為此，將SANDVIK兩種閥片鋼的厚度規(guī)格列于表1,以方便標(biāo)注者。

2關(guān)于機(jī)械性能中的硬度測試問題
評價閥片機(jī)械性能，國內(nèi)一般廠家都采用硬度試驗的方法。就檢驗壓縮機(jī)閥片而言，應(yīng)采用維氏硬度法測定。但維氏硬度法僅僅測量了薄表面層的硬度。為了克服這一點(diǎn)，SANDVIK公司建議在其橫截面上做維氏硬度檢測，但由于材料過薄，其結(jié)果與施加的試驗載荷可能出現(xiàn)偏差，因而SANDVIK公司批次質(zhì)保書上以拉伸強(qiáng)度試驗結(jié)果來評價閥片鋼材的機(jī)械性能。這是由于這種方法既能克服上述不足，又具有可靠性和可重復(fù)性。
但考慮到國內(nèi)廠家的習(xí)慣評價方法，根據(jù)瑞典SS112500和ASIM E140，硬度與拉伸強(qiáng)度的轉(zhuǎn)換方法如圖1所示。

3關(guān)于兩種材質(zhì)適用的溫度、環(huán)境

在涉及兩種材質(zhì)適用的溫度、環(huán)境問題之前，通項公司先了解一下這兩種閥片鋼化學(xué)成分和機(jī)械性能上的一些差異。由于兩種閥片鋼的材質(zhì)不同，20C閥片鋼相當(dāng)于高碳鋼,7C27Mo2閥片鋼為含鉻馬氏體，相當(dāng)于Cr13鋼，其主要化學(xué)成分見表2，機(jī)械性能見3。
由于兩種閥片鋼的材質(zhì)不同，機(jī)械性能不同，因而其服役溫度、使用環(huán)境也就存在差異。SANDVIK公司推薦的服役溫度為:7C27Mo2 -300℃ ,  20C續(xù)150℃ 。這是因為20C碳鋼材料在較高或較低的溫度下比7C27Mo2容易產(chǎn)生脆性斷裂。選材時在考慮其機(jī)械性能的同時，通項公司也要充分考慮這一特性，在較高或較低溫度情況下，建議選用7C27Mo2，國內(nèi)一些廠家已有這方面的經(jīng)驗，然后在選材時僅僅注重溫度范圍還不夠。經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)工況下(干燥空氣20℃)的拉伸強(qiáng)度試驗數(shù)據(jù)在腐蝕性環(huán)境下，將會受到影響，見圖2。

對于溫度和腐蝕環(huán)境下對閥片在役疲勞壽命的影響，通項公司在南方地區(qū)就115mm缸徑的排氣閥片進(jìn)行了兩種材質(zhì)的跟蹤調(diào)查，這一地區(qū)由于多雨、空氣潮濕，加之排氣溫度一般在180℃左右，因而在使用20C碳鋼的排氣閥片的壓縮機(jī)中，半年內(nèi)有十多起疲勞失效發(fā)生，而在使用同一厚度的7C27Mo2材質(zhì)排氣閥片的壓縮機(jī)中，半年多未發(fā)生疲勞失效。關(guān)于在潮濕氛圍中，閥片過早疲勞失效的原因，認(rèn)為閥片在這一條件下，壓縮機(jī)油遇高溫后與空氣中水分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，而在閥片表面產(chǎn)生結(jié)碳，從而引起腐蝕脆性導(dǎo)致失效。

綜上所述 ，在選用20C與7C27Mo2兩種閥片鋼時應(yīng)準(zhǔn)確標(biāo)注公稱厚度，以免選材不當(dāng)。此外，每種規(guī)格的材料有相應(yīng)的疲勞壽命極限，應(yīng)根據(jù)地區(qū)與使用條件正確選擇7C27Mo2型和20C，從而可以減少失效，降低成本。當(dāng)然閥片表面質(zhì)量與周邊圓角生成程度及滾拋消除應(yīng)力情況如何，也直接影響閥片的疲勞強(qiáng)度。