外文翻译

长江大学
毕业设计外文翻译
翻译题目Reduction in wear of seweage pump though solution nitriding 院系机械工程学院
专业班级机械11006班
学生姓名高超
指导老师汪建华
完成日期2014年4月
利用溶渗氮的方法研究污水泵的磨损减少
摘要：由不锈钢材料制成的双相不锈钢叶轮和光盘的离心泵已经在一个污水厂里连续11个星期被反复循环的实验，其中一个泵的材料经过退火处理，另一个泵的材料则是经过氮化处理。

而后者的表面富含氮的固溶，这使得其中的铁素体变成了奥氏体，并使得其硬度提高了，根据这一组织表面氮的分布情况，我们对其进行了详细的研究。

研究结果发现在污水中含有大量的SO42-和CL-，在有机和无机物质的溶液和悬浮液中，通过溶渗氮使得叶轮的质量减少40%，而主要的质量损失是由石英细颗粒流失造成的。

关键词：污水泵，溶渗氮，循环回路，双相不锈钢。

1.引言
污水是包含离子的溶液以及有机和无机颗粒的悬浮液的废水，此在污水泵中常常会出现腐蚀和侵蚀现象。

对于这种化学攻击，我们需要使用不锈钢材料，至少在关键部件需要使用不锈钢材料。

铁素体-奥氏体双相钢被广泛的使用，这由于其高耐腐蚀性和屈服强度。

在厌氧消化系统中，温度可能会升高，并且在结合中氧气不足，因此可能需要含有Cud的Crnimo不锈钢。

如果通过使用适当的合金能够是腐蚀最小，那么冲击腐蚀将决定泵部件的寿命，尽管在设计泵的时候要防止出现空化影响，但是空化仍然作为一种不能被排除的磨损类型，一种复式铁素体晶粒的抵抗空化能力要比奥氏体低。

溶渗氮最初是一种用于硬化不锈钢马氏体或不锈钢的铁素体的热化学处理，只不过在这个过程中是用氮而不是碳。

为了适用于不锈钢的奥氏体和双相钢的强度，热处理形成了韧性奥氏体而不是硬的马氏体，而这种热处理是在TN=1100
的平衡环境下进行的，而这功能是通过thermo-calc来±50℃和氮气压力在PN
2
控制器表面的氮含量。

在几个小时的恒TN和淬火后，实现了在毫米范围内的渗锡，相比于传统的在500-800℃的渗氮过程，在溶渗氮中氮被分解到奥氏体中，在这一方面，氮相比于碳在不锈钢中有更高的溶解性和更好的局部耐腐蚀性，同时也讨论了不锈钢溶渗氮的适应性。

这些使得这个热处理过程在抵制空化腐蚀与磨损，在实验室尺度的测量上的好的影响得以呈现出来。

测试溶液退火部件和氮化部件，成了一个在污水厂运行案例实验的目标。

2.实验程序
有两个离心泵，其中一个是溶液退火部件组成的，另一个是氮化部件组成的，在一个污水循环的厌氧消化系统及温度在37℃中，各自独立运行一个星期，最多运行11个星期（1842个小时），在总共运行时间达到22个星期之后，泵要被拆除做检查。

那些关键的部件、叶轮（外直径155毫米）以及盘型件在运行后重新称质量，发现相比于安装前的质量减少了很多，而该泵是按照无堵塞设计的，在盘与叶轮的间隙为1.5毫米，且运行在960转/秒的速度下，他们的最高效率是25立方米/小时和6米的标高。

相比于溶解液和悬浮物而言，我们对污泥进行了分析，结果发现通过X射线的衍射和筛分得到了的颗粒类型和大小来看，悬浮物在加热过程中燃烧了有机物质，而保留了无机物质。

叶轮和盘件是作为铸件制造的，并且有以下的平均混合物在不同的温度下组成的：26.5%Cr,7%Ni,3.5%Mo,3%Cu,0.20%N,0.03%C,加上Fe 等，并在1050度下进行固溶退火，随后在水淬和后续加工等。

一个叶轮和一个盘型件都市通过溶渗氮的过程得到的，并且要在温度1150度以及氮气的环境下
要小于0.5条。

但是足以使得氮渗入到附近平衡15个小时，平衡环境压力PN
2
边缘部分的不同区域，因为这种热处理已经之前提供了实验室里减少冲蚀磨损的材料，在进行测量失真之后，需要对氮化部件进行最后的加工。

根据ISO 6570-1（HV30和HV0.1分别在284.2N和0.981N下）及硬度测试分析后，那些初始的显微组织已经被光学显微镜，电子探针，放电光谱等证实，在对磨损表面进行了宏观检验测试之后，没有得到微观的评价，这是因为立刻恢复运行状态，而这不再作为一个监督检验。

3.结果
3.1失真
加工溶液退火部件的数量随着氮化部件的增加而增加，而这也就是增加了外圆直径的尺寸而减少了孔的直径。

但是这也同时补偿了来自平面的误差，这种误差小于0.1毫米，表面的粗糙度各自是1-3微米的RT和0.1-0.3的Ra，相比于之前的尺寸大小和粗糙度，零件尺寸的大小给最后的加工提供了足够的补偿。

3.2 显微结构
溶液退火状态的显微结构组织含有相同含量的铁素体和奥氏体，在氮化之后，核心部位处的含量并没有太大的变化，只是有些稍微的增加，在图表1的右侧，可以清楚的看到铁素体和奥氏体在形状、大小、散射等方面的异同点，在左边增加的N含量使得铁素体的含量减少，以至于当氮的含量高于溶解在沿晶体边界、接近表面或者在一个层内形成的沉淀物时，奥氏体的含量这时是非常多的而氮化物是通过X射线和电子衍射为六边形M2N来鉴定的，那种不连续的形态有时被称为“氮珠光体”，这是一种错误的认为，因为在该氮化物层与基体之间依然存在奥氏体。

在氮化过程中，AM2N和A+F两个显微结构阻碍了晶粒的生长，在均匀的奥氏体范围之间，晶粒尺寸大小比一般的晶粒大2-3倍。

显微结构分析结构表明，在图2中一个分区的核心元素，那些稳定的奥氏体主要富含在奥氏体晶粒中，而稳定的铁素体则主要分布在铁素体晶粒中，在完全奥氏体区域，均匀分布的元素使很多的，高铬的氮化物和氮使得周围的基体减少，在通过一个点的直径为3毫米的平均相位不同的辉光测量，可以发现显微硬度的渗透使得氮的含量从表面到中心减少，表面的显微硬度为345HV30，中心的显微硬度为242HV30，相比于溶液氮化前的硬度245HV30.
3.3 污水处理
图表1中分解物质的化学分析表明，SO42-和CL-的含量占大部分，分别为0.28%和0.25%，而PH值趋于正常值，悬浮物的含量总数为5.9%，通过燃烧有机物质后，减少为2.4%，所以差不多有0.65%的沙子留在污水中，其中大部分是石英（密度为2.65g/cm3），而这也导致了在图表2中的含量为0.25%，超过了70%的沙子颗粒要比0.18毫米还小。

3.4 磨损
在污水循环系统中运行了1840个小时之后，各部件的质量损失情况如图表3所示，如果应用溶渗氮方法，那么相比于固溶渗氮来说，叶轮质量减少40%，飞盘的质量减少32%，根据使用者对于泵环上的磨损和耐磨性的经验，使用固溶退火部件的泵的使用寿命要比使用氮化处理部件长60%。

在图表4中，经过氮化之后叶轮边缘要比固溶氮化的叶轮边缘厚，而飞盘的表面磨损情况如图5所示，这些磨损主要是集中在与流体接触面积的20%处，是由于流速差异和泵内固体颗粒的浓度引起的，固溶退火部件的表面是很光滑的，差不多被抛光的，尽管氮化部件表面看起来是很粗糙的，但是这展示的是一种腐蚀流模式，在这里没有局部腐蚀现象。

4.讨论
根据磨损表面出现的情况，由小颗粒引起的磨损似乎是质量损失的主要原因。

在图2中，溶渗氮将双向结构的铁素体晶粒转化为奥氏体晶粒，并且提高了相的固溶硬度强度及保持了其卓越的韧性，因此那些具体的刮痕能量提高了，而这阻碍了槽与缺口的形成，从而降低了磨损。

除了基体效应之外，M2N析出物由于强的硬度，因此可以抵制石英颗粒。

不锈钢中氮的溶解度明显高于碳中的溶解度，从而提高了固溶的强度。

此外，通过氮化可以提高耐局部腐蚀，而这与渗氮相反。

因此，对于不锈钢来说，渗氮明显比渗碳要好，利用氮气进行的热处理既不会有毒，也不会发生爆炸，在钢表面气体中氮的含量平衡可以通过氮气的压力来控制，
而这是不需要氧探针。

整个过程没有内部的表面氧化，比如说渗碳，在溶渗氮工艺的过程中没有气体流动，从而降低了能量的损失，气体淬火保持了低失真。

为了解决渗碳的成本效益，我们必须考虑与图2中有关的允许磨损深度，在目前的研究中，完全奥氏体的深度约为1。

1毫米，而这种深度的磨损会降低泵的效率，但是不一定要终止使用，我们可以得出这样的结论：在总服务周期内，溶渗碳层的元件得到了一定的保护，固溶退火的额外成本要比氮化成本高，是由于在熔炉中加工的时间长，并且要考虑到可更换部件的成本。

我们没有必要在新鲜水分布中使用锡，但它似乎在废水处理中更有用。

5.结论语
（1）0.28%的SO42-含量和0.25%的CL-含量溶解在污水中，并且37℃的使用温度不会引起双相不锈钢的局部腐蚀。

（2）0.25%体积的细沙颗粒含量以及石英颗粒在污水中引起泵部件的冲蚀腐蚀。

（3）在运行测试11周后，通过热化学处理的溶渗氮叶轮的质量损失40%，飞盘的质量损失32%。

（4）在高氮的环境下，氮气的溶解将奥氏体晶粒转化为铁素体晶粒，并且提高了其硬度，从而冲蚀磨损减少了。

6、参考文献
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