阀门常见零件材料材质解析与选用

一、概述

内件是指密封面、阀杆、衬套（上密封座）等，不同的阀类，内件的名称要求也不

尽相同。

内件材料的选用原则是根据主体材料的情况，介质特性，结构特点,零件所起的作

用以及受力情况综合考虑的。有些通用阀门标准规定了内件材料。有的对某种零件规定

了几种材料,设计者根据具体情况选用。国外标准规定的比较细，不仅规定材料还规定

硬度，如API600《螺栓和压力密封式阀盖的法兰和对焊连接的钢闸阀》规定Cr13的内

件密封面最低硬度HB≥250，两密封面间最小硬度差HB50，阀杆硬度HB200-275，上密

封座硬度HB≥250。有些产品没有标准规定，就要根据具体情况来进行选择。

二、密封面材料

1、材料：关闭件的密封面是阀门的主要工作面之一，选材是否合理以及它的质量状况

直接影响阀门的功能。

1）阀门密封面的工作条件

由于阀门用途十分广泛，因此阀门密封面的工作条件差异很大。压力可以从真空到

超高压，温度可以从-269℃到816℃、有些工作温度可达1200℃。工作介质从非腐蚀介

质到各种酸、碱等强酸腐蚀性介质。从密封面的受力情况来看它受挤压、剪切。从摩擦

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学的角度来看有摩擦磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损冲蚀等等。因此，应该根据不同的

工作条件选择相应的密封材料。

a.磨粒磨损

这是粗糙的硬表面在软表面上滑动时出现的磨损。硬材料压入较软的材料表面，在

接触表面就会划出一条微小的沟槽，此沟槽所脱落的材料碎屑或疏松粒子的形式被推离

物体的表面。

b.腐蚀磨损

金属表面腐蚀时产生一层氧化物，这层氧化物通常覆盖在受到腐蚀作用的部位上，这

样就能减慢对金属的进一步腐蚀。但是，如果发生滑动的话，就会清除掉表面的氧化

物，使裸露出来的金属表面受到进一步的腐蚀。

c.表面疲劳腐蚀反复循环加载和卸载会使表面或表面下层产生疲劳裂纹，在表面形成

碎片和凹坑，

最终导致表面的破坏。

d.冲蚀

材料损坏是由锐利的粒子冲撞物体而产生的。它与磨粒磨损相似，但表面很粗糙。

e.擦伤：

擦伤是指密封面相对运动的过程中，材料因摩擦引起的破坏能和寿命。

2）对密封面材料的要求

理想的密封面要耐腐蚀、抗擦伤、耐冲蚀、有足够的挤压强度、在高温下有足够的抗氧

化性和抗热疲劳性，密封面材料与本体有相近似的线膨胀系数，有良好的焊接性能，加工性

能。

上述的这些要求是理想状态，不可能有这样十全十美的材料，因此，选材是要视具

体情况解决主要矛盾。

3）密封面材料的种类常用密封面材料分为两大类，软

质材料和硬质材料。

1．软件材料

序号

名称

代号

适用温度℃

适用介质

1

天然橡胶

NR

≤85

盐类.盐酸.金属的涂层溶液.水.湿氯气.

2

氯丁橡胶

CR

≤85

动物油植物油无机润滑油及PH值变化很大的腐蚀性泥浆

3

丁基橡胶

IIR

≤100

抗腐蚀.抗磨损.能耐绝大多数无机酸和酸液

4

丁睛橡胶

NBR

≤85

水.油品.废液等

5

乙丙橡胶
(三元乙丙)

EPDM/EPM

≤120

盐水.40%硼水.5%~15%硝酸及氯化钠等

6

氯磺化聚乙烯
合成橡胶

CSM

≤100

耐酸性好

7

硅橡胶

SI

≤200

耐高温.低温.电绝缘性好.化学惰性大

8

氟橡胶

FPM/VITON

≤200

耐介质腐蚀优于其他橡胶.抗辐射.耐酸

9

聚四氟乙烯

PTFE/TFE

≤150

耐热.耐寒性优.耐一般化学药品溶剂和几乎所有液体

10

聚醛乙丙烯

FEP/F46

≤150

高温下有极好的耐化学性.耐阳光.耐候性

11

可熔性聚四氟乙烯

PFA/Fs-4100

≤180

多种浓度硫酸.氢氟酸.王水.高温浓硝酸.各种有机酸.强碱

12

对位聚苯

PPL

≤300

基本同聚四氟乙烯

13

尼龙(聚氨)

NYLON

≤80

耐碱.氨

2．硬材料硬质材料的密封面主要是各种金属，如铜合金、不锈

钢、硬质合金等

⑴铜合金：JB/T5300《通用阀门材料》中规定的灰铸铁阀、可锻铸铁阀、球墨铸钢阀

的铜合金密封面材料牌号有：铸铝黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3，铸锰黄铜ZCuZn38Mn2Pb2，

铸铝青铜ZCuAL9Mn2、ZuAl9Fe4Ni4Mn2.当然还有其他牌号如H64、巴氏合金

（ZChPbSb16-16-2铝锑轴承合金）等。铜合金在水或蒸汽中的乃腐蚀性和耐磨性都较好，但强

度低不耐氨和氨水腐蚀，适用于介质温度≤250℃。但巴氏合金耐氨及氨水腐蚀，熔点低，强

度低，适用于温度≤70℃氨阀。

⑵铬不锈钢

铬不锈钢有较好的耐腐蚀性，常用于水.蒸汽.油品.等非腐蚀性介质，温度≤425℃

的碳素钢阀门。但耐擦性能较差，特别是在大比压的情况下使用很易擦伤。试验表明比

压在20MPa下耐擦伤较好。对于高压小口径阀门常采用棒材或锻件，其牌号为

1制作的整体阀瓣.密封面经表面淬火（或整体淬火）其硬度值对2Cr13

HRC41~473Cr13HRC46~52为宜。国外标准中如API600BS1873中对ASTMA182F6a,对

于大口径阀门其密封面往往采用堆焊下面介绍的几种堆焊焊条：

1.堆507符合GBEDCr-Al-15堆焊金属为1铬13半铁素体高铬钢。焊层有空淬特

性，

一般不需热处理，硬度均匀，亦可在750℃~800℃退火软化。当加热至

900℃~1000℃空冷或油淬后可重新硬化。焊前须将工件预热至300℃以上（也有资料

介绍不需预热（阀门堆焊技术））。焊后空冷HRC≥40，焊后如进行不同热处理可获得

相应硬度。

2.堆507钼符合GBEDCr-A2-15堆焊金属为1铬13半铁素体高铬钢。有空淬特性，

焊前不预热，焊后不处理，焊后空冷HRC≥37

3.堆577铬锰型阀门堆焊焊条符合GBEDCrMn-C-15焊前不预热，焊后不处理抗裂性好，

HRC≥28与堆507钼配合使用。

说明(1)507Mo和D577两种焊条是为代替Cr13型焊条堆焊有硬度差的阀门密封面面配套

研制的。D507Mo堆焊金属硬度较高，用于闸板；D577堆焊金属硬度较低，用于堆焊阀体或阀

座密封面。两者组成的密封面可获得良好的抗擦伤性能。(a)堆焊层的高度加工后应在5mm以

上保证硬度和成分稳定。(b)堆焊要按焊接工艺规定操作，焊接电流不可过大，以防止焊条成

分发生变化影响焊接质量。

(3)硬质合金

硬质合金中最常用的是钴基硬质合金，也称钴铬钨硬质合金。它的特点是耐腐蚀、耐

磨、抗擦伤、特别是红硬性好，即在高温下也能保持足够的硬度，此外加工工艺性适中，其

许用比压8.0MPa~10.0MPa。适用温度范围-196℃~650℃特殊结合可达816℃。但是，它在硫

酸，高温盐酸中不耐腐蚀，在一些氯化物中不耐腐。

常用牌号：符合AWSECoCr-AGBEDCoCr-A-03也相当D802（堆802）

焊前根据工件大进行250℃~400℃预热。焊时控制层间温度250℃，焊后600℃~750℃

保温1~2小时后随炉缓冷或将工件置于干燥和预热的沙缸或草灰中缓冷。

其它牌号：符合AWSECoCr-BGBEDCr-B-03也相当堆812，焊后

HRC≥41以上两种是钴基硬质合金电焊条，钴基硬质合金还有焊丝，可以进行氧—乙炔堆焊或钨极氩弧焊牌号：焊丝符合AWS：RCoCr-A也相当HS111，常温硬度

HRC40~46；符合AWS：ECoCr-B也相当HS112，常温硬度HRC44~50。硬质合金（钴基）焊接都对工件预热，焊时控制层间温度，焊后处理，要根据焊接工艺或焊条说明书施焊。

(4)等离子喷焊密封面等离子喷焊用的是合金粉末，类型有铁基合金粉末，镍基合金粉末和钴基合金粉末。喷焊有许多优点，省材料，质量好，但需要大的设备投资。

(5)表面处理后作密封面。

有些阀类的关闭件不能堆焊如球阀的球体。如果是Cr不锈钢制的球体可通过热处

理来提高表面硬度，如果是奥氏体钢制作的球体由于其表面很软就要用表面处理的方法

来提高表面硬度，在提高硬度的同时还要考虑处理后表面的耐腐蚀。

常用的表面处理办法有：镀硬铬、化学镀镍、镀镍磷合金、氮化、多元复合氮化等。

(1)不锈钢密封面

不锈钢密封面大多为本体材料做密封面，即304或CF8的阀体在其上直接车出密封

面，除了304.CF8外还有316CF8M、304LCF3、316LCF3M、FA20CF7M等

材料

适用温度C

硬度HRC

适用温度℃

适用介质

K-蒙B尔(CuFeAlNi)

-240~482

27~35

≤85

碱盐、食品、稀酸、氯化物

S-蒙B尔(CuMnSiNi)

-240~482

30~38649C时35

≤85

同上

哈氏合金B

371

14

≤100

盐酸、湿HC1气、硫酸、磷酸

哈氏合金C

538

≤85

强氧化性介质、盐酸、氯化物

20号合金

-45.6~316

23

≤120

氧化性介质各种浓度硫酸

17-4PH

-40~425

40~45

≤100

有轻微腐蚀冲蚀结合

11Cr17440C(9Cr18)

-29~425

5060

≤200

非腐蚀性介质

密封面材料的配对我国的阀门产品型号编制方法中第五单元为密封面材料代号：其代号H—合金钢Y—硬质合金W—本体而且规定当两密封面材料不同时用低硬度的材料表示

代号为H的配对13Cr/13Cr13Cr/STL13Cr/18-8

代号为Y的配对STL/STL

代号为W的配对W/WW/STL

随着工业发展的需要其密封面的配对远不止这些

三、阀杆

阀杆在阀门开启和关闭过程中，承受拉、压和扭转作用力，并与介质直接接触，同

时和填料之间还有相对的摩擦运动，因此阀杆材料必须保证在规定温度下有足够的强度

和冲击韧性，有一定的耐腐蚀性和抗擦伤性，以及良好的工艺性。

常用的阀杆材料有以下几种。

1、碳素钢

用于低压和介质温度不超过300℃的水、蒸汽介质时，一般选用A5普通碳素钢。

用于中压和介质温度不超过450℃的水、蒸汽介质时，一般选用35优质碳素钢。

2、合金钢

用于中压和高压，介质温度不超过450℃的水、蒸汽、石油等介质时，一般选用40Cr（铬钢）。

用于高压、介质温度不超过540℃的水、蒸汽等介质时，可选用38CrMoALA渗氮钢。

用于高压、介质温度不超过570℃的蒸汽介质时，一般选用25Cr2MoVA铬钼钒钢。

3、不锈耐酸钢

用于中压和高压、介质温度不超过450℃的非腐蚀性介质与弱腐蚀性介质，可选

用1Cr13、2Cr13、3Cr13铬不锈钢。

用于腐蚀性介质时，可选用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等不锈耐酸钢和PH15-7Mo沉淀硬化钢。

4、耐热钢

用于介质温度不超过600℃的高温阀门时，可选用4Cr10Si2Mo马氏体型耐热钢和

4Cr14Ni14W2Mo奥氏体型耐热钢。

注：美标阀门中，一般WCB的阀体对应杆阀为A182F6a(13Cr)；CF8阀体对应的阀杆为A182F304；CF8M的阀体对应阀杆为A182F316；WC6的阀体对应阀杆为A182F11

（参照API600标准）

（参照API600标准）

四、阀杆螺母

阀杆螺母在阀门开启和关闭过程中，直接承受阀杆轴向力，因此必须具备一定的强度。同时它与阀杆是螺纹传动，要求摩擦系数小，不生锈和避免咬死现象。

一、铜合金

铜合金的摩擦系数较小，不生锈，是目前普遍采用的材料之一。对于的低压阀门可采用ZHMn58-2-2铸黄铜。对于的中压阀门可采用ZQAL9-4无锡青铜。对于高压阀门可采用ZHAL66-6-3-2铸黄铜。

二、钢

当工作条件不允许采用铜合金时，可选用35、40等优质炭素钢，2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2等不锈耐酸钢。工作条件不允许指下列情况。

1、用于电动阀门上，带有瓜形离合器的阀杆螺母，需要进行热处理获得高的硬度或

表面硬度。

2、工作介质或周围环境不适合选用铜合金时，如对铜有腐蚀的氨介质。

注：1、美标阀中，阀杆螺母一般用A439-D2(高镍球墨铸铁)

2、选用钢制阀杆螺母时，要特别注意螺纹的咬死现象。