CN100389223C - 自润滑合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自润滑合金材料及其制备方法，采用本发明的化学成分和制备方法制得的自润滑合金材料，主要是调整材料中硫的含量来提高产品的最佳润滑效果，同时加入其他适量合金元素，强化铁素体及提高材料的热强性，组织致密性好，耐磨损能力强，从而使得其使用寿命大为延长，另外本发明可采用粉末冶金烧结的方法制备，工艺简单，设备投资少。

Description

自润滑合金材料及其制备方法

技术领域

本发明属于冶金领域，具体地说涉及一种自润滑铁基合金材料及其制备方法。

背景技术

自润滑合金材料在冶金行业中广泛使用，例如在连铸机中的自润滑轴承及其他有关构件均须采用自润滑材料。由于上述构件多是在高温、大载荷、多粉尘的条件下工作，现有的自润滑合金材料寿命较短，如连铸机中的自润滑轴承2-3天即需更换一次，这不但导致生产成本较高，造成大量资源的浪费，而且频繁更换费时费力，影响工作效率。目前，自润滑材料的制备大都是采用熔炼冶金的方法制取，该方法由于受到冶炼条件的限制，生产过程中各组分化学变化较为复杂，生产过程不容易控制，元素的调整难以调整到最佳状态。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种热强性高、耐磨性好、使用寿命长的自润滑合金材料；

本发明的目的之二在于提供一种制备该自润滑材料的方法。

本发明自润滑合金材料，其各化学成分的重量百分比组成为：碳：0.8-1.5％，锰：0.2-0.5％，硫：2-7％，铬：1-3％，铜：1-3％，钼：0.5-5％，钴：1-3％，镍0.1-4％，余量为铁和少量不可避免的杂质。

本发明所述的自润滑合金材料是采用粉末冶金方法制成，材料中各组分均为粉末，包括如下步骤：

(1)、混料按化学成分配料并充分混匀，其中铁为粒度100目的还原铁粉，石墨粒度为300目、钼粉粒度为400目、铬粉粒度为300目、铜粉粒度为300目，硫磺粉粒度为300目。

(2)、压制将混好的料按根据所要构件不同装模，压制压力为588-686MPa(6-7t/c m²)，进行压制，压坯密度大于6克/立方厘米。

(3)、烧结将步骤(2)中制得的压坯放入电炉，并通保护气防止氧化，预热温度700-900摄氏度，烧结温度1180摄氏度，保温2.5小时，然后冷却至室温。

现根据各元素在该发明中的具体作用进行详细叙述：碳(石墨)，本发明中的主要成分是铁，采用100目还原铁粉，石墨在烧结过程中部分与铁反应形成奥氏体，奥氏体为基本相，石墨在烧结完成后，还有一部分呈游离状态，这部分石墨也是很好的润滑剂，本发明将石墨控制在0.8-1.5％之间。

锰和铬在烧结后可以强化铁素体，提高材料的热强性，铬还能起到抗氧化的作用，本发明将锰控制在0.2-0.5％、铬控制在0.01-3％之间为宜。

钴在烧结过程中和铁完全固溶，进一步强化铁素体，大大提高材料的热强性，本发明将钴控制在在1-3％之间。

钼在烧结过程中可以进一步起到强化铁素体和提高材料热强性的作用，同时在1180摄氏度烧结过程中，和硫作用生成二硫化钼，均匀的分布在材料中，二硫化钼是一种很好的润滑剂，增加了材料的润滑成分，本发明钼控制在0.5-5％之间。

铜因熔点较低在烧结过程中它能提高材料的的致密性，因而可以提高材料的硬度，并能增加材料的导热性能，利于散热，提高零件的使用寿命，本发明将其控制在1-3％之间。

硫是本发明的主要元素，在烧结过程中部分和铁生成硫化铁，硫化铁是一种很好的润滑剂，是本材料的主要润滑成分，还有部分硫会在烧结过程中均匀的嵌入烧结后材料的孔隙中，增强材料的致密性，并且硫的成本低廉，利用粉末冶金技术可以将其控制在最佳范围之内，本发明将硫控制在2-7之间。

另外本发明主要组分均采用粒度较细的粉末，可保证材料烧结后的致密性。

采用本发明的化学成分和制备方法制得的自润滑合金材料，主要是调整材料中硫的含量来提高产品的最佳润滑效果，同时加入其他适量合金元素，强化铁素体及提高材料的热强性，组织致密性好，耐磨损能力强，从而使得其使用寿命大为延长，另外采用粉末冶金烧结的方法制成，工艺简单，设备投资少。

具体实施方式

表1中给出了本发明5个实施例的化学成份组成。

表1

例	铁及不可避免的杂质	石墨％	锰％	硫％	铬％	铜％	钼％	钴％	镍％
										1	余量	1	0.2	3	1	1	0.5	1	0.1
2	余量	1.5	0.5	6	3	3	4.5	3	0.1
										3	余量	0.8	0.3	4	2	2	3	1.5	3
4	余量	1.2	0.4	7	1.5	1.5	5	2	4
										5	余量	1	0.2	5	2	1.5	4	1	2

上述自润滑金属材料可采用粉末冶金方法制成，材料中各组分均为粉末，包括如下步骤：

(1)、混料按化学成分配料并充分混匀，其中铁为粒度100目的还原铁粉，石墨粒度为300目、钼粉粒度为400目、铬粉粒度为300目、铜粉粒度为300目，硫磺粉粒度为300目。

(2)、压制将混好的料按根据所要构件不同进行装模，压制压力为588-686MPa(6-7t/c m²)，压制完成压坯密度应大于6克/立方厘米。

(3)、烧结将步骤(2)中制得的压坯放入电炉，并通入氨分解气等保护气防止氧化，预热温度控制在700-900摄氏度，烧结温度1180摄氏度，保温2.5小时，然后冷却至室温，再经过修边、整形等工艺即可制得成品。

其成品硬度在HB100-150之间，压溃强度大于160MPa为合格。

在烧结过程中产品的硬度控制在HB100-150之间，因为该轴承部件是在用水直接降温的条件下工作，工作环境恶劣，易结渣结垢，硬度高、结垢后运转部位容易卡死，硬度控制在HB100-150之间，部件在运转中可以起到自动除垢的作用。

本发明中，硅和磷等杂质的含量应控制在合理的范围内。

采用该自润滑合金材料制成的连铸机自润滑轴承在500摄氏度下使用寿命可达400小时以上，而以往的自润滑轴承只能用72小时，使用寿命大为延长。

Claims (4)

1.一种自润滑合金材料，其特征在于由以下的重量百分比的化学成分组成：碳：0.8-1.5％，锰：0.2-0.5％，硫：2-7％，铬：1-3％，铜：1-3％，钼：0.5-5％，钴：1-3％，镍0.1-4％，余量为铁和少量不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的自润滑合金材料，其特征在于由以下的重量百分比的化学成分组成：碳：1％，锰：0.2％，硫：3％，铬：1％，铜：1％，钼：0.5％，钴：1％，镍0.1-4％，余量为铁和少量不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的自润滑合金材料，其特征在于由以下的重量百分比的化学成分组成：碳：1.5％，锰：0.5％，硫：6％，铬：3％，铜：3％，钼：4.5％，钴：3％，镍0.1-4％，余量为铁和少量不可避免的杂质。

4.一种权利要求1或2或3所述自润滑材料的制备方法，采用粉末冶金工艺，其包含有如下步骤：

(1)、混料  按化学成分配料并充分混匀，其中铁为粒度100目的还原铁粉，石墨粒度为300目、钼粉粒度为400目、铬粉粒度为300目、铜粉粒度为300目，硫磺粉粒度为300目。

(2)、压制  将混好的料按根据所要构件不同装模，压制压力为588-686MPa进行压制，压坯密度大于6克/立方厘米。

(3)、烧结将步骤(2)中制得的压坯放入电炉，并通保护气防止氧化，预热温度700-900摄氏度，烧结温度1180摄氏度，保温2.5小时，然后冷却至室温。