深冷处理对隔膜压缩机金属膜片性能的影响

深冷处理对隔膜压缩机金属膜片性能的影响

闫百岁

江苏恒久机械股份有限公司 江苏徐州 221000

摘要：目的：研究深冷处理对于隔膜压缩机金属膜片性能的主要影响和作用。方法：对材质型号为00Cr15Ni5的隔膜压缩机金属膜片进行深冷处理，观察其试验过程。结论：通过深冷处理，使得整体金属膜片的微观组织结构更加紧密和细化，整体的抗拉强度、屈服强度和疲劳极限有效提升，降低了其出现断裂等问题发生的风险，具有积极的影响和作用。

关键词：深冷处理；隔膜压缩机；金属膜片；性能影响

隔膜压缩机作为一种特殊结构的压缩机，其内部的膜片使得气缸和油缸进行有效的隔离，充分发挥膜片的往复振动作用。隔膜压缩机在大多数情况下主要用于稀有气体、有毒气体、易燃性气体和强腐蚀性气体等的提纯工作，促进相关化工企业生产过程的安全性。

对隔膜压缩机进行深冷处理能够促进整体缸结构和使用寿命的提升，将其综合性能进行改变。在这个过程中，冷处理通过化学反应将残余奥氏体转化为马氏体，使得细小碳化物进行弥散。通过观察能够发现，进行马氏体不锈钢深冷处理后，其内部板条马氏体进行了碎化处理，在一定程度上提高了强度性能。为了充分研究深冷处理对于隔膜压缩机的金属膜片的影响，本文通过对深冷前后的金属膜片的微观组织和力学参数进行对比分析，发现其中的变化，旨在为促进我国相关技术的研究提供参考和借鉴。

1 试验主要方法和相关材料

1.1 试验材料

为了使得试验效果更加明显，本次试验选择的是较为常见的参数为00Cr15Ni5的金属膜片，其主要的成分含量表如下表1所示：

表1.00Cr15Ni5金属膜片成分表

1.2 试验方法

经过研究和选择，本文主要选择的试验方法是热处理方法，具体的热处理工艺如下图1所示。其中针对不同的膜片，其热处理工艺选择的温度也大不相同，固溶温度设定为950℃，室温与回火温度设定为540℃。经过深冷处理后，将固溶试样沉浸到液氮中，进行一定时长内的保温，保温时间设定为3小时。

图1.热处理工艺示意图

通过不同的热处理工艺，对该金属膜片进行拉伸实验，通过显微镜对其组织进行观察。可以发现其疲劳实验中，波形为正弦波，频率在45赫兹左右，应力比为R=0，相应的应力条件为轴向拉伸。然后通过小子样升降法对金属材料的疲劳极限进行测试，根据不同的实验要求，每级的压力增量控制为15MPa。在实验过程中，第一根式样的实验应力比预计的疲劳极限较高，与上一根试样的实验结果进行对比，判断其试样应力的增加数量是否发生变化。如果试样应力进行了减少，则说明实验失败，如果进行了增加，则通过了实验，并在此后的实验过程中重复使用该方法。

2 试验结果及讨论

通过深冷处理后能够发现，其微观组织形貌发生了明显变化。深冷处理后的基体组织均为马氏体，并且其组织更加细碎，整体的组织结构更加紧密。经过奥氏体化后，将其进行快速冷却，在低温下对其马氏体变化进行观察，发现无扩散变化。在材料强化过程中，马氏体转变是较为常用的技术手段。通过深冷处理，其残留的奥氏体发生了明显变化，并且存在于马氏体组织碎化的过程中。通过实验可以发现，深冷处理能够对该材料的综合性能产生较大的影响，使其抗拉性能和屈服性能明显的提升，减少出现断裂等问题发生的概率。具体的深冷处理抗拉强度增加了65MPa，屈服强度增加了72MPa，断后伸长率减少了约15%。通过查阅相关文献，对固溶使用液氮变化能够将试样进行深冷处理，将其中残余的奥氏体含量、形状分布和结构等进行有效改变。一般马氏体转变体积的分数越大，对于整体材料综合性能的提升越有促进作用。

通过小子样升降法对该金属膜片的疲劳极限进行测量，能够得出如下图2和图2所示的升降图。其中图2为常温处理下的金属膜片升降效果，图,3为深冷处理后的金属膜片升降效果，用“X”代表试验失败数据，用“O”代表成功数据。

图2. 常温处理金属膜片升降图

图3. 深冷处理金属膜片升降图

为了提高实验结果的准确性，在具体的实验过程中将各种数据进行有效的选择和分析，将无效数据进行舍弃，提高数据的科学性。结合实际的实验效果，按照下列公式对其疲劳极限进行计算。

式中m代表有效试验总次数；n代表应力水平级数；σi代表第i级应力水平；vi代表第i级应力水平下的试验次数。

经过计算可得室温处理下的金属膜片调节疲劳极限为612MPa。而经过深冷处理后，金属膜片的条件疲劳极限进行了提升，具体为679MPa，因此可以得出深冷处理能够有效提升金属膜片的条件疲劳极限。

3 结语

对整体的实验室过程和实验数据进行整理和分析，能够得出以下结论。

①通过深冷处理，该参数为00Cr15Ni5的金属膜片的显微组织更加细化，整体的组织结构更加紧密，并且其残余的奥氏体能够转化为马氏体。

②通过深冷处理，该金属膜片的综合性能得到显著提升。尤其是抗拉性能和延伸性能，并且断后生长率进行了减少。

③通过计算得出，经过深冷处理后该金属膜片的疲劳极限得到了有效提升。

参考文献

董振, 赵双双. 深冷处理对隔膜压缩机金属膜片性能的影响[J]. 中国科技纵横, 2019, 000(006):80-81.

申福生. 膜压机的压缩效果与故障判断[J]. 深冷技术, 1996, 000(006):37-40.

王兴国, 吴立志, 肖云锋. 隔膜压缩机金属膜片受力变形的分析[J]. 北京石油化工学院学报, 2008(01):29-34.

王兴国. 隔膜压缩机膜腔型线的分析研究[D]. 北京化工大学, 2008.

刘峰. 隔膜式压缩机金属膜片结构的改进[J]. 工业, 2015(19):96-97.