用于气蚀耐受性的喷丸处理制造技术

在一些实例中，材料可以受相对长持续时间的喷丸以提高材料的气蚀耐受性。例如，材料表面可以被喷丸，以使得晶粒减小和硬度增加至60μm或以上的深度，同时表面保持相对平滑。作为一个实例，方法可以包括通过利用喷丸介质，以与5A至10A的阿尔门条片类型A强度相对应的强度冲击表面15‑40分钟的处理持续时间，来处理奥氏体不锈钢的表面。

Shot peening treatment for cavitation resistance

In some examples, the material can be shot with a relatively long duration shot to improve the material's cavitation tolerance. For example, the surface of the material can be shot peening so that the grain decreases and the hardness increases to 60 m or more depth, while the surface remains relatively smooth. As an example, through the use of blasting methods can include medium, with 5A to 10A the Almen strip type A intensity corresponding to the impact strength of 15 surface treatment is 40 minutes in duration, the surface treatment of austenitic stainless steel.

【技术实现步骤摘要】
用于气蚀耐受性的喷丸处理
技术介绍
气穴现象是液体中的蒸汽气穴的形成，可能是由作用于液体上的力产生的无液体区域，例如可以发生在机泵，阀门，叶轮，涡轮，螺旋桨，等等中。例如，当液体受到急剧的压力变化时，可以在压力相对低的位置处形成气穴。在一些情况下，例如当涉及更高压力时，气穴可能爆裂并且产生冲击波。在靠近金属表面爆裂的溃灭气穴可能引起金属内的周期应力，导致表面磨损，这被称为气蚀。例如，由气穴的溃灭引起的点状腐蚀可能产生金属部件上的磨损，这可能显著地减少机泵，螺旋桨，以及其他部件的寿命。
技术实现思路
一些实施例包括通过使工件经受相对长持续时间的喷丸来提高工件的气蚀耐受性的方法。例如，工件表面可以被喷丸以使得晶粒减小并且硬度增加至60μm或以上的深度，同时工件的表面可以保持相对平滑。作为一个实例，方法可以包括通过以对应于5A至10A的阿尔门条片类型A强度的喷丸强度利用弹丸介质冲击表面15至40分钟的喷丸处理持续时间来处理奥氏体不锈钢的表面。在一些情况下，喷丸持续时间以5A至7A的强度从20至30分钟变化。附图说明参考附图阐述详细说明。在图中，参考数字的最左边的位识别了在其中参考数字第一次出现的图。在不同图中相同参考数字的使用表示类似的或者相同的项或者特征。图1说明了根据一些实施例的包括对于不同强度和持续时间的多个不同的喷丸处理的硬度对比深度的实例图。图2说明了根据一些实施例的各种情形的实例数据结构。图3说明了根据一些实施例的受到表面处理的样品的实例横截面。图4说明了根据一些实施例的示出气蚀试验的结果的实例图。图5说明了根据一些实施例的实例喷丸装置。图6是根据一些实施例的说明用于表面处理的实例处理的流程图。图7是根据一些实施例的说明用于确定喷丸参数的实例处理的流程图。具体实施方式此处的技术包括能够将例如SAE316系列不锈钢，SAE304系列不锈钢等等的奥氏体不锈钢中的气蚀耐受性提高直至350％的用于冷加工表面处理的新颖的配置和技术。在一些实例中，处理可以包括利用铸钢丸对表面进行喷丸直至40分钟。例如，容易受到气蚀的工件表面的至少一部分可以被处理。在一些实例中，喷丸之后，可以以至少在容易受到气蚀的工件的被喷丸的位置处的工件的表面抛光。在此处的实例中不需要热处理。在一些情况下，表面处理可以被应用于例如机泵、阀门、叶轮、涡轮、螺旋桨的部件，以及在气蚀环境下运行的其他液体系统部件。在一些实例中，喷丸可以进行在15和40分钟之间变化的喷丸持续时间，并且更特别地，在一些情况下，在20和30分钟之间变化的喷丸持续时间。此外，在一些实例中，喷丸可以以从阿尔门类型A条片及#2规格确定的从5A至10A变化的喷丸强度被进行，并且更特别地，在一些情况下，以从5A至7A变化的喷丸强度。意外地，以此处列举的持续时间和强度被进行的长持续时间的喷丸方法提供了出乎意料的晶粒尺寸减小的深度穿透，同时给予低表面粗糙度。为了讨论目的，使用选择的弹丸介质，以选择的强度，使用延长的持续时间的喷丸，在工件的表面处理的环境中描述一些实例实施例。然而，此处的实施例不限于提供的特定的实例，并且可以被延伸至其他的服务环境，其他类型的被处理部件，其他类型的弹丸介质，等等，根据此处的公开这些对于本领域技术人员将是显而易见的。图1说明了根据一些实施例的表明相对硬度对比离开被处理表面的距离的实例图100。在该实例中，使用以各种不同强度的持续各种时间长度的喷丸来处理SAE316系列不锈钢(stainlesssteel,SST)的样品工件，以证明本公开的处理的优势。例如，SAE316(UNS31600；欧洲标准1.4401)SST典型地包括大约16-18％的Cr，10-14％的Ni，至多0.08％的C，至多2％的Mn，至多1％的Si，至多0.045％的P，至多0.03％的S，以及2.0-3.0％的Mo的合金材料。进一步，虽然在该实例中使用316系列SST，其他的奥氏体不锈钢例如SAE304系列SST可以被用于其他的实例。例如，SAE304(UNS31400；欧洲标准1.4301)典型地包括大约18-20％的Cr，8-10.5％的Ni，至多0.08％的C，至多2％的Mn，至多1％的Si，至多0.045％的P，以及至多0.03％的S的合金材料。奥氏体不锈钢的另外的类型在本领域中被熟知，并且不在此处详细地提供成分。在此处的实例中，相比于钢和不锈钢的传统的喷丸处理，工件受到相对长持续时间的喷丸。例如，此处的喷丸可以被应用为生成压缩残余应力层的冷加工处理，冷加工处理通过减小晶粒尺寸并且增加硬度来改变工件的机械性能。此处的喷丸包括利用弹丸介质(例如，金属，玻璃，或者陶瓷颗粒)以足够在工件的表面内产生塑性变形的力冲击工件的表面。典型地，在部分的表面处，可能出现疲劳失效和应力腐蚀失效。然而，此处在喷丸处理之后，具有抑制气蚀的增加的硬度的压缩应力区被生成在表面上并且直至表面下足够的深度。例如，此处的喷丸处理可以生成压缩应力材料的均匀层直至远远深于在表面上生成的任何表面不平整处的表面下的距离。进一步，此处的处理可以提高对疲劳失效，腐蚀疲劳，应力腐蚀裂纹，以及氢助裂纹的耐受性。在此处的一些实例中，例如基于SAE(ScocietyofAutomotiveEngineers，汽车工程师学会)J442标准，阿尔门条片可以被用于量化喷丸处理的强度。例如，JohnO.Almen创造了典型地为一条具有45-48HRC的硬度的SAE1070钢的阿尔门条片，以测量喷丸冲击流的强度。阿尔门条片被分为三种类型：“N”，“A”，以及“C”。阿尔门条片的三种类型在相对厚度上不同，同时具有相同的宽度和长度。特别地，A条片厚于N条片，并且C条片厚于A条片。近似关系是3N＝A＝0.3C。喷丸强度可以基于继之以使用的阿尔门条片的弧高而被表示。例如，对于使用A条片的0.012英寸(0.30mm)的弧高，强度标识是0.012A，此处可以被简化为“12A”。通常，A条片最经常使用；然而，如果A条片的产生的弧高小于0.004英寸(0.10mm)，那么N条片可以被使用。另一方面，如果A条片的弧高大于0.020英寸(0.51mm)，那么C条片可以被使用。此处阿尔门#2规格可以典型地被使用以测量弧高。当准备喷丸处理时，强度可以首先被确定。为实现这点，阿尔门条片可以被置于弹丸介质的预期路线中，例如在喷丸室内代替工件被喷丸。喷丸被相对于条片以选择的设置加速选择的持续时间T，并且由喷丸产生的压缩应力使得阿尔门条片向上变形为弧。A规格可以被用于测量弧的高度以确定变形的量。在时刻T第一条片达到第一弧变形之后，然后第二阿尔门条片可以利用相同的强度被冲击两倍的时间(2T)。如果第二条片变形超过第一条片小于10％，那么对于对应于时刻T弧高的强度，认为在时刻T达到强度饱和。此外，用于测量喷丸处理的强度的另一个技术是阿尔门圆片的使用，而不是基于相同的基本原理操作的条片。如图1中所示，316SST的多个样品受到各种不同时间长度和各种不同强度的喷丸。例如，在退火状态下，316SST可以具有典型地从150HV至最大220HV变化的维氏硬度(HV)。此处的喷丸表面处理方法包括使用相对长时间的喷丸来提高气蚀耐受性，该相对长时间的喷丸增加增强材料的深度同时最小化由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理奥氏体不锈钢的表面以增加对气蚀耐受性的方法，其特征在于，所述方法包含利用弹丸介质，以与5A至10A的阿尔门条片类型A强度相对应的喷丸强度，冲击所述表面15‑40分钟的喷丸持续时间。

【技术特征摘要】
2016.07.20 US 15/214,5951.一种处理奥氏体不锈钢的表面以增加对气蚀耐受性的方法，其特征在于，所述方法包含利用弹丸介质，以与5A至10A的阿尔门条片类型A强度相对应的喷丸强度，冲击所述表面15-40分钟的喷丸持续时间。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹丸介质是具有在0.18mm至1.68mm之间的尺寸范围的铸钢丸。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷丸持续时间在20和30分钟之间。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述喷丸强度处于从5A至7A的范围，并且所述弹丸介质是具有从0.58mm至0.99mm的尺寸范围的钢丸。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含抛光所述表面以去除10至30μm的材料。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述奥氏体不锈钢包括18-20％的Cr和2.0-3.0％的Mo。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理提供在硬度上增加至离开所述表面至少60μm的深度以及小于20μm的表面粗糙度。8.一种方法，其特征在于，所述方法包含以与5A-10A的阿尔门条片类型A强度相对应的喷丸强度，对材料的表面喷丸15-40分钟的喷丸持续时间，其中：所述材料具有奥氏体的晶体结构，并且在所述喷丸期间使用的弹丸介质具有比当所述材料处于退火状态时的所述材料大的硬度。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述弹丸介质是具有在0.18mm至1.68mm之间的尺寸范围的铸钢丸。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述喷丸持续时间在20和30分钟之间。11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述喷丸强度处于从5A至7A的范围，并且所述弹丸介质是具有从0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑莉莉，袁伟，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP