[发明专利]耐气蚀的流体转子及其制造方法

说明书

背景技术

本发明一般是涉及流体转子，尤其是涉及用可铸造的，耐气蚀(cavitation resistant)的奥氏体铬-锰合金钢制成的耐气蚀的流体转子。

泵的转子常受到某些原因的气蚀损伤，这些原因中包括在确立的水力学参数之外进行运行。这种损伤常常对设备的寿命构成一种限制性因素。由于难以接近，所以不可能通过焊接而修复这种损伤。由于对增强可靠性和更长的寿命方面不断强调，所以在制泵行业中出现对于比制造转子的标准材料具有好得多的耐气蚀的铸造合金的需求。对这类有商业生命力的材料的其它特征的要求还包括机加工性能和焊接性能。

对于高速的应用而言，则还需要相当高的抗拉和屈服强度及延伸率。通常采用的奥氏体不锈钢，如CF8M的机械性能为：抗拉强度482N/cm²及屈服强度最小为208N/cm²。这些低的机械性能使得这类材料不适用于高速转子。

现有技术中已用于泵中的耐气蚀的材料是以Hydroloy(注册的商标)为人所知的用钴改进的奥氏体不锈钢。在U.S.4,588,440中描述过Hydroloy，该专利的发明名称是“高抗气蚀的含钴奥氏体不锈钢(CoContaining Austenitic Stainless Steel With High Cavitation ErosionResistance)”。Hydroloy的缺点之一是对热冲击的敏感性。对某些应用领域，特别是核工业，钴的存在也是不适宜的。

以上说明了已知的，存在于现有技术的耐气蚀合金钢中的局限性。因此，很明显，提供一种旨在克服上述的一个或多个局限性的替代方案则是有益的。因而，提供了一种适宜的替代方案，这包括下文中将更充分公开的特性。

发明简述

本发明的一个方面是通过提供一种可用于要求高度耐气蚀能力的应用中的流体转子来完成的，该转子具有用含下列范围的化学成份的可铸造的亚稳定奥氏体钢合金制成的转子体：

           C     Mn    N    Si    Ni     Cr

％最小    0.08  14.0        0.3         17.0

％最大    0.12  16.0  0.45  1.0   1.0   18.5余量包括铁和杂质。

本发明还提供一种制造具有高度耐气蚀的流体转子的方法，它包括以下步骤：

从具有以下化学成份的合金中选择可铸造的亚稳定奥氏体钢合金：

            C    Mn    N     Si     Ni     Cr

％最小    0.08  14.0         0.3          17.0

％最多    0.12  16.0  0.45   1.0   1.0    18.5余量包含铁和杂质；

用所述的可铸造的亚稳定奥氏体钢合金制造，最好是铸造所述的流体转子；及

通过1050-1100℃的，每英寸(25.4mm)厚度1小时的固溶处理，接着进行淬火，最好是水淬，将所述流体转子进行热处理。

当结合附图考察时，从本发明的下述详述中将会更加明了本发明的上述和其它的方面。

附图简要说明

图1是展示用于本发明的该合金(称之为XM31)以及另两种常规的不锈钢铸造合金的实施方案的气蚀损伤和时间的关系的曲线图；

图2是展示气蚀损伤和锰含量间关系的曲线图。

发明详述

用于本发明的和下文将描述的该合金的实施方案已证明其耐气蚀能力比现有的标准的转子材料好数倍。这种新的合金还满足大部分的所期望的要求，这包括可铸性、焊接性、机加工性和低的成本。

这种钢属于一类所谓亚稳定奥氏体钢。亚稳定奥氏体钢的不锈钢品级和非不锈钢品级均已生产出来了。亚稳定合金中的奥氏体或通过冷却，或作为变型的结果自发地转变成马氏体。这种合金按照从该固溶退火温度开始的水淬则具有奥氏体组织，但受到冲击负荷时将转变为马氏体。在这类材料中发生的此转变伴随着硬度的提高，并一直在用于耐磨和耐腐蚀钢的应用领域进行商业开发。Hadfield锰钢(一种非不锈钢型的高锰钢)是这类钢中的最好的代表。