【正文】 2022/5/25 88 硬質(zhì)合金 工程陶瓷 （ Al2O3陶瓷 、 Al2O3金屬陶瓷 、 Si3N4陶瓷 、 鉻鋼玉 陶瓷 、 碳化硼陶瓷 、 噴涂陶瓷 、 SiC、 可切削微晶玻璃 ） 碳石墨 填充聚四氟乙烯 金屬材料：鑄鐵類(lèi)及銅合金也有鉻鋼淬火材料 下面分別予以討論。k， 石墨為 40~128 W/m （ 2） 具有低的線膨脹系數(shù) （ 2~6 10－ 6/℃ ） ， 是金屬的 1/2~1/4。 （三）碳石墨 2022/5/25 90 （ 4） 具有極好的自潤(rùn)滑性和低的摩檫系數(shù) ， 那是因?yàn)槭? 和其它材料組對(duì)時(shí) ， 石墨轉(zhuǎn)移到其它材料表面 ， 形成 石墨和石墨相對(duì)摩檫 。 因此它 的組對(duì)性能好 。 由于硬度較低 ， 被廣泛用作軟環(huán) ， 易于加工 。實(shí)際應(yīng)用石墨都 必須是浸漬過(guò)的，以堵塞氣孔，提高密封性。 根據(jù)所用原料和燒結(jié)溫度與時(shí)間 的不同 ， 可以制成不同物理機(jī)械性能的石墨 。 還有一種是 樹(shù)脂碳石墨：燒結(jié)石墨粉碎后 ， 用樹(shù)脂作粘結(jié)劑 ， 混和后壓 制燒結(jié)而成 （ M3） 。 M2： 質(zhì)軟 ， 強(qiáng)度低 ， 自潤(rùn)滑性好 。 2022/5/25 92 石墨浸漬劑種類(lèi) 一般浸漬后 ， 成為不透氣制品 ， 對(duì)導(dǎo)熱性無(wú)明顯影響 ， 但強(qiáng)度 、 硬度有很大提高 。 F： 耐酸性好 H： 耐堿性好 K： 酸堿都耐＜ 200℃ 浸金屬： 耐高溫 2022/5/25 93 金屬碳化物 WC熔點(diǎn)非常高 ， 要制成產(chǎn)品 ， 用普通的冶煉方法行不通 。 硬質(zhì)合金具有以下優(yōu)良性能： （ 1）硬度高 HRA87～ 94（ 洛氏硬度），耐磨粒磨損，是懸浮顆粒介質(zhì)的理想摩擦副。 （ 3） 導(dǎo)熱系數(shù)高 ， 線膨脹系數(shù)小 (5 10－ 6/℃ 左右 )， 耐高 溫＞ 600℃ 。 （ 5）較好的耐腐蝕性，牌號(hào)不同，耐腐蝕性不同。 Co易氧化，不宜用于酸等 腐蝕性介質(zhì)，但在一般溫度 H2SO4.、 沸點(diǎn)以下 NaOH中可用。 WCNiCr： W7(9%CrNi)， 強(qiáng)度 、 硬度與 WCCo相當(dāng) 。 燒結(jié)成形后可進(jìn)行機(jī)械加工，然后再進(jìn)行熱處理，可制 作復(fù)雜零件，硬度稍差 (HRC＜ 60~65)， 比重小，自潤(rùn)滑性好。 重量輕 ， 為 WC的 1／ 5， 比強(qiáng)度高 ， 摩擦系數(shù)小 ， 硬度略 高于硬質(zhì)合金 ， HRA90~94， 抗輻射性好 ， 具有一定的自 潤(rùn)滑性 ， 組對(duì)性好 ， 化學(xué)穩(wěn)定性 、 耐熱性 、 熱傳導(dǎo)性都 很優(yōu)異 。 缺點(diǎn)：脆性材料，抗機(jī)械沖擊性稍差。 這種 SiC由 αSiC、 βSiC、 游離硅組成 ， 由于游離 Si和孔隙的存在 ， 它不耐強(qiáng)堿和氧化性介質(zhì) 。 常壓燒結(jié) SiC 采用超細(xì) SiC粉（粒度在 ~）， 加適當(dāng)?shù)奶砑觿?、粘結(jié)劑壓制成型，然后在 2022~2200℃ 的溫度下燒結(jié)而成。致密度高達(dá) 97%以上。 這是 SiC中化學(xué)穩(wěn)定性最好的一種 。 ） 質(zhì)密度高達(dá) 97%以上 。滲透層厚度可達(dá) ， 成 SiC表層，表層還有 10%的石墨，具有氣體不滲透性， C、 Si之間無(wú)明顯的邊界層。氣相滲透 SiC與常壓燒結(jié) SiC組對(duì)，可用于高速場(chǎng)合，即使處于半干摩擦工況條件下也不易產(chǎn)生卡滯與擦傷。具有很好的耐蝕性 ， 可以經(jīng)受各種酸類(lèi) 、 堿類(lèi) 、 鹽類(lèi)和各種有機(jī)溶劑及強(qiáng)氧化劑腐蝕 。 缺點(diǎn)：質(zhì)脆 ， 導(dǎo)熱性不好 ， 耐熱沖擊性差 。 ） 這種材料多用于外裝式耐腐蝕性機(jī)械密封中 。主要用于批量較大的汽車(chē)?yán)鋮s水泵及潛水泵機(jī)械密封上。 （ 1） 反映燒結(jié) Si3N4 素坯可以機(jī)械加工，能制成形狀復(fù)雜制品，經(jīng)二次氮化后尺寸變化率?。?77。強(qiáng)度、硬度是 Si3N4中最低的，（因內(nèi)部有 10~15%封閉氣孔）。 （ 2） 熱壓 Si3N4 是 Si3N4中性能最佳的材料，硬度高（ HRA91~92）， 致密性好，接近理論密度 ， 耐磨性、耐蝕性優(yōu)良。 2022/5/25 101 （ 3） 常壓燒結(jié) Si3N4 性能接近熱壓 Si3N4， 成本高 ， 燒結(jié)時(shí)收縮率大 15~20%， 易引起燒結(jié)變形 。 鉻剛玉陶瓷 在 Al2O395瓷坯料中引入 ~2%的 Cr2O3， 經(jīng) 1700~1750℃ 高溫焙燒而成 。（用 θ48/θ355 6的環(huán)，在 20~400℃范圍內(nèi)進(jìn)行 25次冷循環(huán)處理后，用 10倍顯微鏡觀察未發(fā)現(xiàn)裂紋），硬度高，摩擦系數(shù)小，化學(xué)穩(wěn)定性好，與填充玻纖PTFE組對(duì)，用于耐腐蝕機(jī)械密封，效果極好。 主要用于處理高濃度 、 磨蝕性介質(zhì)作摩擦副組對(duì)材料 ， 特別適用于泥沙介質(zhì) 。 噴涂陶瓷 用等離子技術(shù)在密封環(huán)端面或軸套表面噴上一層耐磨耐蝕涂層 ， 一般為 Cr2O3涂層 ， 厚 ~。 2022/5/25 103 其組對(duì)多為硬度低于 70HS的石墨 ， 其使用的 PV值較 低 ， 使用溫度 ≤200℃ ， 廣泛用于醋酸等介質(zhì) 。 Al2O3也可作噴涂材料性能與 Cr2O3相差不大。 國(guó)外命名為 Stellite（ 司太立特 ） ， 常用堆焊材料如下： （ 1） 鉻基 1 號(hào)電焊條 TDCrC1 HRC4854 良好的耐汽蝕 、 耐 腐蝕性 。 （ 2） 鈷基 1號(hào)電焊條 TDCoCr1 HRC4045 耐酸性好 氣焊絲 SDCoCr1 HRC4045 耐酸性好 （ 3） 鈷基 2號(hào)電焊條 TDCoCr2 HRC44~48 耐高溫 ， 在高溫下保持高硬度 氣焊絲 SDCoCr2 HRC4650 耐高溫 ， 在高溫下保持高硬度 （七）表面堆焊硬質(zhì)合金 2022/5/25 105 以上堆焊雖具有一定的耐蝕性，但不耐強(qiáng)酸、熱堿的腐 蝕。 2022/5/25 106 鑄鐵類(lèi) （ 1） 普通灰口鑄鐵 （ HT200、 HT250） ： 耐磨性 、 導(dǎo)熱性優(yōu)于堆焊硬質(zhì)合金；耐蝕性差 ， 只能用于中性介質(zhì)和 PV值不高的場(chǎng)合 。 （ 3） 高硅耐蝕鑄鐵：表面有 SiO2保護(hù)膜 ， 是優(yōu)良耐酸材料 。 （ 4）高鎳鑄鐵 NiResist：（ 同上） （八）作摩擦副的金屬材料 2022/5/25 107 合金鋼 （ 用于弱腐蝕介質(zhì) ） （ 1） 3Cr1 4Cr1 9Cr18 （ 2） 高速工具鋼 、 軸承鋼 銅合金 青銅 SQSn66 SQSn101： 具有良好的導(dǎo)熱性、耐 磨性、加工性、對(duì)硬質(zhì)材料的相溶性，但質(zhì)軟，耐腐蝕 性差。不 適用于乙烯、芳烴等介質(zhì)。 目前發(fā)現(xiàn)的只有熔融堿金屬 （ 或它的氨溶液 ） 、元素氟及 ClF3在高溫下與它要起反應(yīng) 。 （ 3）它是一種極好的減磨、自潤(rùn)滑材料（其分子結(jié)構(gòu)決定了表面分子易滾動(dòng)和滑動(dòng)，與其他材料對(duì)磨時(shí)，分子首先向?qū)δゲ牧限D(zhuǎn)移，形成 ~），摩擦系數(shù)低 ~。 （ 5）線膨脹系數(shù)大 50~150 10－ 6/℃ （－ 200~15℃ ） （九）填充聚四氟乙烯 2022/5/25 109 150~530 10－ 6/℃ （ 15~30℃ ） 120~590 10－ 6/℃ （ 30~300℃ ） （ 6）導(dǎo)熱系數(shù)?。?）， 與金屬相差 300多倍。常常加入 10~20%的石墨、玻纖、 青銅粉、 SiO MoS2等，可改善導(dǎo)熱性，減小線脹系數(shù)， 其它性能也得到改善，但耐蝕性略有下降。 耐高低溫的老化性能好 。 較小的摩擦系數(shù) ， 耐磨耗 ， 有一定的抗撕裂強(qiáng)度 。 （十）輔助密封圈材料要求 2022/5/25 112 丁腈橡膠 （ NBR） （ － 40~120℃ ） 它是丁二烯和丙烯腈的共聚物 。 廣泛用于接觸汽油及其他油類(lèi)設(shè)備 ， 也耐堿 、非氧化性稀酸 ， 不耐氧化性酸 （ 如硝酸 、 鉻酸 ） 、 芳烴 、酯 、 酮 、 醚 、 鹵代烴等 。 低溫下也不宜采用 。 FPM2602（ 26— 41） ： 耐熱性能 、 耐溶劑性能優(yōu)于 FPM2301， 但工藝性能較差 。 目前一般都用 FPM2602， 可以在 250℃ 以下長(zhǎng)期使用 ， 300℃ 以下短期使用 。 不宜在酮類(lèi) 、 酯類(lèi)溶液中使用 ， 壓縮永久變 形大 。 具有很寬使用范圍 （ － 100~350℃ ） ， 在 200~300℃ 下 可長(zhǎng)期使用 ， 無(wú)毒無(wú)味 ， 主要用于高 、 低溫下的動(dòng)植物油 、 礦物油 、 氧 、 弱酸 、 弱堿等 。 2022/5/25 114 乙丙橡膠 （ － 40~150℃ ） 乙烯與丙烯聚合而成 。 但在礦物油和二酯系潤(rùn)滑油中膨脹大 ， 不宜使用 。 2022/5/25 115 屬于純石墨 ， 無(wú)任何粘結(jié)材料 。 耐腐蝕性優(yōu)良 ， 對(duì)一般化學(xué)溶劑 、 石油產(chǎn)品 、 酯類(lèi) 、 蒸 汽和還原性介質(zhì)均保持良好的化學(xué)穩(wěn)定性 。 強(qiáng)度差 。 （十二）柔性石墨（也稱膨脹石墨） 2022/5/25 116 彈簧材料 要有足夠的強(qiáng)度 ， 耐介質(zhì)腐蝕 ， 在工作溫度下長(zhǎng)期使用 剛度不衰減或衰減很少 。 （十三）彈性元件材料 2022/5/25 117 （ 1） AM350沉淀硬化不銹鋼（我國(guó)可用 0Cr17Ni7Al、 0Cr15Ni7Mo2Al、 0Cr17Ni4Cu4Nb（ 鈮）代替），使用溫度 ≤315℃ ，低溫易碎裂，廣泛用于煉油廠。 （ 3） Hasterlloy c— 276 2022/5/25 118 鑲嵌環(huán)座 3Cr13（ 線脹系數(shù) 10－ 6/℃ ） 、 1Cr18Ni9Ti（ 線脹系數(shù) 10－ 6/℃ ） 、 Cr18Ni12Mo2Ti（ 線脹系數(shù) 10－ 6/℃ ） ，使用溫度 ≤200℃ 。 鈦材 （ 線脹系數(shù) 8~9 10－ 6/℃ ） 耐蝕性好 。 1Cr13和 3Cr13都屬于馬氏體不銹鋼，由于含鉻 13%，能在陽(yáng)極區(qū)域基體表面形成一層副鉻的氧化物保護(hù)膜， （十四）機(jī)械密封中基體材料 2022/5/25 119 這層膜會(huì)阻礙陽(yáng)極區(qū)域的反應(yīng)并增加電極電位致使基體電化學(xué)腐蝕過(guò)程減緩 ， 從而獲得一定的耐蝕性 。 1Cr13實(shí)際應(yīng)用都是在調(diào)質(zhì)狀態(tài)組織為回火索氏體情況下使用的 ， 3Cr13可以通過(guò)高溫淬火后低溫回火得到回火馬氏體 ，其硬度達(dá) HRC58~64,可作摩擦副 。其中含約 18%的鉻的主要作用是產(chǎn)生鈍化，提高陽(yáng)極電極電位；含約 9%的鎳的主要作用是降低馬氏體形成溫度，使鋼在室溫時(shí)獲得單相奧氏體組織。Cr18Ni12Mo2Ti由于加入了 2%的鉬，其耐蝕性比 1Cr18Ni9Ti更好，特別是在非氧化性酸和熱的有機(jī)酸、氯化物中的耐蝕性要比鉻鎳不銹鋼好得多，抗孔蝕的能力也較好。 （ 1） 象推力軸承那樣承受軸向力 （ 2） 象散熱器那樣把產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出 （ 3） 在高溫高壓易腐蝕情況下，靜密封已經(jīng)很困難，還要 在高速旋轉(zhuǎn)中，在幾毫米寬的密封面上實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封就更加 困難。 （ 代價(jià)高 ， 不能從根本上解決問(wèn)題 。 如高壓使用的串聯(lián)機(jī)械密封 、 高溫泵機(jī)械密封 都必須采用相應(yīng)輔助設(shè)施 。 ） 。 所以端面溫升是機(jī)械密封的大敵。 （ 2） （ 在易汽化介質(zhì)中 ） 保持密封腔壓力高于飽和蒸氣壓 ， 使之不汽化 。 （ 4） 對(duì)于有固體顆粒出現(xiàn)的結(jié)晶和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的密封 ， 能 保持密封不受損壞 。 （ 有的密封工作溫度 、 壓力 、 轉(zhuǎn)速不太高 。 ） 輔助系統(tǒng)屬于機(jī)械密封的組成部分 （根據(jù)不同工況采用不同的輔助系統(tǒng)。 這種用來(lái)改善機(jī)械密封工 作條件的輔助設(shè)施被稱為機(jī)械密封的輔助系統(tǒng) 。 實(shí) 際工作中可用一種或幾種 ， 根據(jù)工作條件 而定 。（可采用氣體加壓，也可加 蛇管換熱裝置。（可裝上手動(dòng)補(bǔ)液 裝置） ⅰ ）平衡罐：與釜內(nèi)氣相空間相連與釜內(nèi)壓力平衡的儲(chǔ)罐。 （ 2） 增壓罐 （ 圖 52） ：借助自身帶有的壓力活塞保持與密 封介質(zhì)的壓差 ， 并儲(chǔ)存隔離流體 ， 帶有裝蛇管的冷卻 夾套 。 易堵塞 ， 兩套并聯(lián)使用以便清洗 。 （ 6） 孔板 （ 圖 56） ：控制流量 。 （ 9）循環(huán)套（ 圖 510）：旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生泵效作用，使流體流 動(dòng)循環(huán)。 沖洗的種類(lèi)很多 ， 按沖洗方式和沖洗流體的不同可分為三種： ⅰ ） 自沖洗 （ 或介質(zhì)沖洗 ） 依靠泵本身產(chǎn)生的壓差 （ 或密