專利名稱：：含硫石墨減磨鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于黑色冶金技術(shù)。目前機(jī)械設(shè)備的摩擦偶合件中采用的減磨材料多為青銅、黃銅材料，如襯套、軸瓦。以鐵、碳、硅、錳、鎳為主要組份的石墨鑄鋼，由于耐磨性能差，使用壽命不長，用它制成的蝸輪、襯套等摩擦件與其他機(jī)件相匹配時其壽命甚為懸殊。壽命低的主要原因是在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時強(qiáng)烈程度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過青銅、黃銅所能承受的能力，所以在偶合件滑動摩擦?xí)r，其接觸表面和潤滑劑內(nèi)可出現(xiàn)多量的磨粒，至使偶合件很快磨損。本發(fā)明的目的是為了提供一種原料豐富，價格低廉具有更好的減磨性能的含硫石墨減磨鋼。這種材料具有很好的自潤滑、韌性、抗拉能力和易于切削的特點(diǎn)，可以替代青銅、黃銅材料制造減磨另件使用。本發(fā)明的含硫石磨減磨鋼，基本成份有碳、硅、錳、硫、磷、銅等元素。基本組成的重量百分含量是碳1.0～2.5硅0.8～2.5硫0.1～2.0錳0.5～3.0銅0.2～2.0磷微量～0.12余量為鐵。為了獲得合格的化學(xué)成份組成，對原料需要嚴(yán)格管理。其中要求化學(xué)成份穩(wěn)定，廢鋼不能使用合金鋼，特別是廢鋼中的Cr應(yīng)小于0.08%錳鐵、硅鐵組份含量已知，銅純度大于98%，工業(yè)硫純度大于95%。組份中，碳的石墨化形成游離石墨和組成珠光體基體，能起耐磨和潤滑作用，硅元素用來提高材料強(qiáng)度和改進(jìn)石墨化過程，硫和錳能產(chǎn)生硫化錳，起固體潤滑劑作用，也有利于石墨化。硫和錳是本發(fā)明減磨鋼的必要組份。硫和磷一般都作為雜質(zhì)處理，有害而無利。本發(fā)明的特點(diǎn)是利用並提高了硫的含量，變害為利。錳比鐵活潑，錳與硫結(jié)合成為硫化錳。銅元素能穩(wěn)定珠光體結(jié)構(gòu)，提高耐磨性能，也起到一定的促進(jìn)石墨化作用和耐腐蝕作用。制造含硫石墨減磨鋼的熔煉和鑄造工藝，包括原料備料檢測，物料烘烤，在中頻電爐(或電弧爐)中熔煉，加硫，出爐澆鑄，熱處理，其特點(diǎn)是1、熔煉采用100～300KW的中頻爐或電弧爐。2、工業(yè)硫的加入用薄銅皮包夾置于包中或在熔化后期壓入爐渣保護(hù)的鋼液中。3、熔煉一小時再進(jìn)行澆鑄，澆鑄必須采用干砂型模澆鑄。4、因本產(chǎn)品流動性比炭素鋼好，為防止中間縮孔，澆鑄時要加大冒口，加大到炭素鋼澆鑄時冒口的1.5～2倍，或采用保溫冒口。5、上注法的澆鑄鋼水溫度為1360℃～1420℃，用底注法時的澆鑄鋼水溫度為1440℃～1460℃，從冒口注入后自然冷卻到室溫，再開箱。6、要使鑄造材料獲得減磨的結(jié)構(gòu)，就要經(jīng)過石墨化退火回火處理。退火處理時，先在350～450℃溫度下經(jīng)低溫予處理，保溫3～5小時，增加石墨核心的形成;再將鑄件加溫到臨界溫度AC，保持3～6小時，促使網(wǎng)狀滲炭體的奧氏體積累的轉(zhuǎn)化，最好掌握在930～950℃之間;然后將鑄件進(jìn)行空氣冷卻或風(fēng)冷，金相結(jié)構(gòu)為片狀珠光體和團(tuán)絮狀石墨及硫化物。此時硬度約為HB250～350，最后升溫到680～700℃，保溫1～3小時，冷卻至550℃，出爐，進(jìn)行珠光球?；幚恚捕冉档?，韌性加強(qiáng)，改善金屬切削性能。最后，鑄件成品材料的金相結(jié)構(gòu)以球粒狀珠光體基體為主，分布著團(tuán)絮狀石墨和硫化錳。上述工藝和所得成品材料含硫石墨減磨鋼具有以下的效果和優(yōu)點(diǎn)1、含硫石墨減磨鋼的熔煉和鑄造工藝簡單。2、本發(fā)明設(shè)計(jì)采取以硫化物和團(tuán)絮狀石墨作為自潤滑劑，在理論與實(shí)踐上均切實(shí)可行。3、本發(fā)明的產(chǎn)品是潤滑劑與鋼復(fù)合的鐵基耐磨材料，價格低廉，比青銅、黃銅材料的價格降低1/2，可以大量節(jié)省銅、錫、鉛、鋅等有色金屬材料，應(yīng)用前景很好。4、含硫石墨減磨鋼材料的強(qiáng)度、韌性和加工切削性能良好。5、鑄造性能也良好，且比炭素鋼的流動性要大。6、用于摩擦偶合件中其壽命提高1～3倍。7、應(yīng)力小。本發(fā)明的實(shí)施例及測試數(shù)據(jù)按上述工藝流程所得的含硫石墨減磨鋼的化學(xué)成份如下</tables>將此產(chǎn)品在MS3B往復(fù)式耐磨試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行磨損對比試驗(yàn)，潤滑條件30＃機(jī)油每板往復(fù)距離172mm每分鐘往復(fù)數(shù)57次上試樣為試樣件下試樣為45＃鋼淬火件RC50試驗(yàn)壓強(qiáng)為12.4kg/cm2運(yùn)轉(zhuǎn)六萬次的試樣失重情況如下可知，含硫石墨減磨鋼的耐磨性能比青銅(ZQSn5-5-5)黃銅(ZQSi80-3-3)高1～3倍。試驗(yàn)中，含硫石墨減磨鋼的自潤滑效果明顯。本產(chǎn)品按常規(guī)條件進(jìn)行抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性和硬度的對比試驗(yàn)，結(jié)果如下可知本產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度高，有一定的沖擊韌性和強(qiáng)度，易于切削加工。本產(chǎn)品在幾個工廠做成蝸輪現(xiàn)場試用與銅合金相比的結(jié)果如下k此可見本產(chǎn)品與黃銅蝸輪相比，使用壽命提高2～3倍。本產(chǎn)品用在鑿巖機(jī)上替代軋制青銅螺母也有良好的效果。附圖1是熱處理過程示意圖。權(quán)利要求1.一種含硫石墨減磨鋼，其特征在于重量的百分組成為碳1.0～2.5硅0.8～2.5硫0.1～2.0錳0.5～3.0銅0.2～2.0磷微量～0.12余量為鐵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含硫石墨減磨鋼，其特征在于重量百分組成最好為碳1.3～1.7硅1.0～1.5錳0.75～1.8硫0.4～0.6銅0.3～0.6磷微量～0.12余量為鐵。全文摘要本發(fā)明提供的一種含硫石墨減磨鋼材料，其重量百分含量為碳1.0～2.5，硅0.8～2.5，硫0.1～2.0，錳0.5～3.0，銅0.2～2.0，磷＜0.12，其余為鐵和夾雜物。經(jīng)過冶煉和熱處理形成球粒狀珠光體、團(tuán)絮狀石墨和硫化錳的金相結(jié)構(gòu)。本材料具有良好的自潤滑性能，強(qiáng)度、韌性和切削性能都較好，原料來源豐富、價格低廉、替代青銅、黃銅做摩擦偶合件時，壽命提高1～3倍，具有較大的經(jīng)濟(jì)價值。文檔編號C22C38/60GK1060879SQ9010845公開日1992年5月6日申請日期1990年10月13日優(yōu)先權(quán)日1990年10月13日發(fā)明者傅子文,陳溪有,盛夏陽,祝邦文,陳宣鈞申請人:浙江省冶金研究所