山特維克壓縮機用冷軋淬火閥片鋼帶Sandvik20C\7C27Mo2的應用

目前，活塞式制冷壓縮機的吸、排氣閥片，空調用轉子式壓縮機排氣閥片，以及125 mm缸徑以下的微型空氣壓縮機用的舌簧狀閥片、條0閥片、環狀閥片，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格，一種為20C，習慣上稱為碳鋼閥片鋼，另一種為7C27Mo2，習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注意的問題，作一簡單介紹，以供讀者參考。

1關于厚度的標注
SANDVIK閥片鋼帶的厚度規格是按照英制給出的，換算成公制后，不同厚度規格之間有的相差不到0.03mm。如0.38mm與0.406mm之間只相差0.026mm，而國內許多廠家對其厚度規格了解不夠，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，甚至會出現錯誤。為此，將SANDVIK兩種閥片鋼的厚度規格列于表1,以方便標注者。

2關于機械性能中的硬度測試問題
評價閥片機械性能，國內一般廠家都采用硬度試驗的方法。就檢驗壓縮機閥片而言，應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，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，其結果與施加的試驗載荷可能出現偏差，因而SANDVIK公司批次質保書上以拉伸強度試驗結果來評價閥片鋼材的機械性能。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性。
但考慮到國內廠家的習慣評價方法，根據瑞典SS112500和ASIM E140，硬度與拉伸強度的轉換方法如圖1所示。

3關于兩種材質適用的溫度、環境

在涉及兩種材質適用的溫度、環境問題之前，通項公司先了解一下這兩種閥片鋼化學成分和機械性能上的一些差異。由于兩種閥片鋼的材質不同，20C閥片鋼相當于高碳鋼,7C27Mo2閥片鋼為含鉻馬氏體，相當于Cr13鋼，其主要化學成分見表2，機械性能見3。
由于兩種閥片鋼的材質不同，機械性能不同，因而其服役溫度、使用環境也就存在差異。SANDVIK公司推薦的服役溫度為:7C27Mo2 -300℃ ,  20C續150℃ 。這是因為20C碳鋼材料在較高或較低的溫度下比7C27Mo2容易產生脆性斷裂。選材時在考慮其機械性能的同時，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，國內一些廠家已有這方面的經驗，然后在選材時僅僅注重溫度范圍還不夠。經過試驗發現，標準工況下(干燥空氣20℃)的拉伸強度試驗數據在腐蝕性環境下，將會受到影響，見圖2。

對于溫度和腐蝕環境下對閥片在役疲勞壽命的影響，通項公司在南方地區就115mm缸徑的排氣閥片進行了兩種材質的跟蹤調查，這一地區由于多雨、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中，半年內有十多起疲勞失效發生，而在使用同一厚度的7C27Mo2材質排氣閥片的壓縮機中，半年多未發生疲勞失效。關于在潮濕氛圍中，閥片過早疲勞失效的原因，認為閥片在這一條件下，壓縮機油遇高溫后與空氣中水分產生化學反應，而在閥片表面產生結碳，從而引起腐蝕脆性導致失效。

綜上所述 ，在選用20C與7C27Mo2兩種閥片鋼時應準確標注公稱厚度，以免選材不當。此外，每種規格的材料有相應的疲勞壽命極限，應根據地區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。當然閥片表面質量與周邊圓角生成程度及滾拋消除應力情況如何，也直接影響閥片的疲勞強度。