金属密封球阀淬火工艺

Ⅰ.概述

在火电厂、石油化工系统、煤化工的高粘度流体、含有粉尘和固体颗粒的混合流体以及强腐蚀性流体中，球阀需要使用金属硬密封球阀，因此选择合适的金属硬密封球阀球阀。球阀的球体和阀座的硬化工艺非常重要。

二.金属硬密封球阀球体和阀座的淬火方法

目前金属硬密封球阀球体常用的表面硬化工艺主要有以下几种：

(1)球体表面堆焊硬质合金(或喷焊)，硬度可达40HRC以上，球体表面硬质合金堆焊工艺复杂，生产效率低，大面积堆焊容易使零件变形。表面硬化工艺的使用频率较低。

(2)球体表面镀硬铬，硬度可达60-65HRC，厚度0.07-0.10mm。镀铬层硬度高、耐磨、耐腐蚀，能长期保持表面光亮。工艺相对简单，成本较低。但镀硬铬当温度升高时，由于内应力的释放，硬度会迅速下降，其工作温度不能高于427℃。另外，镀铬层的结合力低，镀层容易脱落。

（3）球体表面采用等离子氮化，表面硬度可达60~65HRC，氮化层厚度0.20~0.40mm。由于等离子渗氮处理硬化工艺的耐腐蚀性较差，不能用于化学强腐蚀领域。

（4）球体表面采用超音速喷涂（HVOF）工艺，硬度高达70-75HRC，骨料强度高，厚度0.3-0.4mm。HVOF喷涂是球体表面硬化的主要工艺方法。这种硬化工艺多用于火电厂、石油化工系统、煤化工中的高粘度流体、含有灰尘和固体颗粒的混合流体以及强腐蚀性流体。

超音速喷涂工艺是氧燃料燃烧产生高速气流加速粉末颗粒撞击构件表面形成致密表面涂层的工艺方法。冲击过程中，由于颗粒速度快（500-750m/s）和颗粒温度低（-3000℃），冲击零件表面后可获得高结合强度、低气孔率和低氧化物含量。涂层。HVOF的特点是合金粉末颗粒的速度超过音速，甚至是音速的2～3倍，而空气速度是音速的4倍。

HVOF是一种新型加工技术，喷涂厚度为0.3-0.4mm，涂层与构件机械结合，结合强度高（77MPa），涂层孔隙率低（<1%）。该工艺对零件加热温度低（<93℃），零件不变形，可冷喷涂。喷涂时粉末颗粒速度高（1370m/s），无热影响区，零件成分和结构不改变，涂层硬度高，可进行机械加工。

喷焊是金属材料表面的热喷涂处理工艺。它通过热源将粉末（金属粉末、合金粉末、陶瓷粉末）加热到熔融或高塑性状态，然后通过气流喷射并沉积在经过预处理的零件表面，形成一层具有零件的表面。（基材）与坚固的涂层（焊接）层结合。

在喷焊和堆焊硬化过程中，硬质合金和基体都有熔化过程，硬质合金和基体相交处存在热熔区。该区域是金属接触面。建议采用喷焊或堆焊的方法使硬质合金厚度大于3mm。

三． 硬密封球阀球体与阀座接触面硬度

金属滑动接触面需要有一定的硬度差，否则容易造成卡死。在实际应用中，阀球与阀座的硬度差一般为5-10HRC，这使得球阀有更好的使用寿命。由于球体加工复杂，加工成本较高，为了保护球体不受损伤和磨损，球体的硬度一般高于阀座表面的硬度。

阀球与阀座接触表面硬度有两种广泛采用的硬度组合：①阀球表面硬度为55HRC，阀座表面硬度为45HRC。合金，这种硬度搭配是金属密封球阀应用最广泛的硬度搭配，可以满足金属密封球阀的常规磨损要求；②阀球表面硬度为68HRC，阀座表面硬度为58HRC，阀球表面可喷涂超音速碳化钨。阀座表面可采用超音速喷涂Stellite20合金制成。此硬度广泛应用于煤化工行业，具有较高的耐磨性和使用寿命。

四．结语

金属硬密封球阀的阀球和阀座采用合理的淬火工艺，可以直接决定金属硬密封阀门的使用寿命和性能，合理的淬火工艺可以降低制造成本。