金屬密封球閥硬化工藝概述
1 概述
    在火力發(fā)電廠,、石油化工系統(tǒng),、煤化工領(lǐng)域的高粘性流體,、帶粉塵及固體顆粒狀的混合流體、強(qiáng)腐蝕的流體等介質(zhì)中,，球閥需要選用金屬硬密封球閥,，所以選用合適的金屬硬密封球閥閥球和閥座的硬化工藝十分重要。
    2 金屬硬密封球閥閥球和閥座的硬化方式
    目前金屬硬密封球閥球體表面常用的硬化工藝主要有以下幾種：
    （1）球體表面堆焊（或噴焊）硬質(zhì)合金,，硬度可達(dá)40HRC以上,，球體表面堆焊硬質(zhì)合金工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低,，且大面積堆焊易使零件產(chǎn)生變形,，目前對球體表面硬化的工藝使用較少。
    （2）球體表面鍍硬鉻,，硬度可達(dá)60～65HRC,，厚度0.07～0.10mm，鍍鉻層硬度高,、耐磨,、耐蝕并能長期保持表面光亮，工藝相對簡單,，成本較低,。但硬鉻鍍層的硬度在溫度升高時(shí)會(huì)因其內(nèi)應(yīng)力的釋放而迅速降低，其工作溫度不能高于427℃,。另外鍍鉻層結(jié)合力低,，鍍層易發(fā)生脫落。
    （3）球體表面采用等離子氮化,，表面硬度可達(dá)60～65HRC,，氮化層厚度0.20～0.40mm，等離子氮化處理硬化工藝由于耐腐蝕性較差,，不能在化工強(qiáng)腐蝕等領(lǐng)域使用,。
    （4）球體表面超音速噴涂（HVOF）工藝，硬度zui高可達(dá)70～75HRC,，集合強(qiáng)度高,，厚度0.3～0.4mm，超音速噴涂是球體表面硬化主要工藝手段,。在火力發(fā)電廠,、石油化工系統(tǒng)、煤化工領(lǐng)域的高粘性流體,；帶粉塵及固體顆粒狀的混合流體,、強(qiáng)腐蝕的流體介質(zhì)中大部分使用該硬化工藝。
    超音速噴涂工藝是氧燃料燃燒產(chǎn)生高速氣流加速粉末粒子撞擊工件表面，形成致密表面涂層的一種工藝方法,。在撞擊過程中,，由于粒子的速度較快（500～750m/s）且粒子溫度較低（-3000℃），因此撞擊工件表面后,，可以獲得高結(jié)合強(qiáng)度,、低空隙率、低氧化物含量的涂層,。HVOF的特點(diǎn)是合金粉末粒子速度超過音速,，甚至是音速的2～3倍，氣流速度是音速的4倍,。
    HVOF是一種新的加工工藝,，噴涂厚度0.3～0.4mm，涂層與工件之間是機(jī)械結(jié)合,，結(jié)合強(qiáng)度高（77MPa）,，涂層孔隙率低（＜1%）。該工藝對工件加熱溫度低（＜93℃）,，工件不變形,，可進(jìn)行冷噴涂。噴涂時(shí),，粉末粒子速度高（1370m/s）,，無熱影響區(qū)，工件的成分和組織無變化,，涂層硬度高，可進(jìn)行機(jī)加工,。
    噴焊是一種金屬材料表面熱噴涂處理工藝,。它是通過熱源將粉末（金屬粉末、合金粉末,、陶瓷粉末均可）加熱到熔融或達(dá)到高塑性狀態(tài)后,，依靠氣流將其噴射，沉積到預(yù)先處理過的工件表面上,，形成一層與工件表面（基材）結(jié)合牢固的涂（焊）層,。
    噴焊和堆焊硬化工藝中硬質(zhì)合金與基體均具有熔融過程，硬質(zhì)合金與基體集合處有熱融區(qū),，為*達(dá)到噴焊或堆焊硬質(zhì)合金層性能,，避免加工后焊接熱融區(qū)為金屬接觸面，建議噴焊或堆焊硬質(zhì)合金厚度需要大于3mm以上,。
    3 硬密封球閥閥球和閥座接觸面的硬度配合
    金屬滑動(dòng)接觸面需具有一定的硬度差,，否則容易發(fā)生咬死現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)用中，一般閥球和閥座的硬度差在5～10HRC,，該硬度差使球閥能具有較好使用壽命,。由于球體加工復(fù)雜，加工成本高,，為保護(hù)球體不易受到損壞和磨損,，一般選擇球體的硬度高于閥座表面的硬度。
    閥球和閥座接觸表面硬度配合使用比較廣泛的有兩種硬度配合：①閥球表面硬度55HRC,，閥座表面45HRC,，閥球表面可采用超音速噴涂Slite20合金，閥座表面可采用堆焊Slite12合金,，該硬度配合是金屬密封球閥使用zui廣范的硬度配合,，能滿足金屬硬密封球閥常規(guī)磨損要求；②閥球表面硬度68HRC,，閥座表面58HRC,，閥球表面可采用超音速噴涂碳化鎢，閥座表面可采用超音速噴涂Slite20合金,，該硬度配合廣泛使用與煤化工領(lǐng)域,，具有較高的耐磨性和使用壽命。
    在國外有使用閥球和閥座表面硬度相同的配合,，閥球和閥座表面均采用超音速噴涂碳化鎢工藝,，表面硬度均大于72HRC，即使在超高硬度情況下,，閥球和閥座接觸表面也不易發(fā)生咬死,，但目前國內(nèi)閥球制作表面硬度大于72HRC的閥球、閥座沒有成熟的研磨工藝,，很難保證閥球和閥座的配合,，使用較少。
    4 硬密封球閥閥球和閥座硬化注意問題
    金屬硬密封球閥閥球和閥座材料一般都選擇不銹鋼或耐腐蝕材料,，否則硬質(zhì)合金與閥座（或閥球）結(jié)合層容易被介質(zhì)腐蝕,，發(fā)生硬質(zhì)合金層脫落，影響球閥壽命,。
    另外針對不同的閥座（或閥球）材料應(yīng)選擇合適的硬化工藝,，在煤化工領(lǐng)域中雙相不銹鋼材料被廣泛使用，雙相不銹鋼材料具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能,。
    雙相不銹鋼材料是一種既具有鐵素體又具有奧氏體組織結(jié)構(gòu)的鋼種,，鐵素體和奧氏體組織結(jié)構(gòu)各占約50%，且二相組織是獨(dú)立存在的,，其性能特點(diǎn)是兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特性,。在鐵素體不銹鋼特性中,，當(dāng)溫度在400～500℃范圍內(nèi)，長時(shí)間保溫會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的脆化,，這種現(xiàn)象一般稱為475℃脆化,；溫度超過400～500℃時(shí)，雙相不銹鋼性能會(huì)被破壞,。
    雙相不銹鋼材料若采用噴焊或堆焊硬質(zhì)合金工藝方法,，該工藝硬質(zhì)合金和基體發(fā)生融溶過程（溫度一般均大于900℃），會(huì)破壞雙相不銹鋼材料的金相組織,，故雙相不銹鋼材料不適合用噴焊（或堆焊）硬質(zhì)合金的硬化工藝,。雙相不銹鋼材料表面硬化工藝適合使用超音速噴涂工藝，硬化工藝必須保證不能對雙相不銹鋼材料基體金相組織產(chǎn)生破壞,。
    5 結(jié)語
    金屬硬密封球閥的閥球和閥座采用合理的硬化工藝,，可提高直接決定金屬硬密封閥門的使用壽命和使用性能，合理的硬化工藝能降低制造成本,。隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn),，必定會(huì)有更多的硬化處理工藝，金屬硬密封閥門的硬化工藝和硬度配合是個(gè)非常復(fù)雜的問題,，因此在對硬密封閥門設(shè)計(jì),、材料選擇、硬化工藝和硬度配合,，應(yīng)給予充分的重視,。