CN101457324B - 低密度、高强度的高性能粉末冶金衬套及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低密度、高强度的高性能粉末冶金衬套，其化学组成及其重量百分含量分别是：Cu：0.5～5％，C：0.5～2％，Ni：0.3～1.5％，Mo：0.5～1.5％，ZnS：1～4％，其余为Fe；采用粉末冶金工艺，其工艺步骤是：混粉-压制-烧结-浸油-整形，最后制得衬套成品。本发明所制备的粉末冶金工程机械衬套产品在使用过程中能承受高负荷，衬套密度低至5.8～6.5g/cm3，强度高，有大量的毛细孔隙存在，含油率为15～23％，在承受280kgf/cm2高负荷条件下，仍能保持良好的润滑性；具有密度低、强度高、含油率高、耐磨性好和自润滑性能好的优点，由于产品的耐磨性能好，不会出现卡滞、烧伤等现象，其使用寿命达到10000h以上，节约维修成本50％。

Description

低密度、高强度的高性能粉末冶金衬套及其制备方法
【技术领域】
本发明属于粉末冶金材料技术领域，涉及一种推土机、挖掘机等工程机械使用的低密度、高强度的高性能粉末冶金衬套及其制备方法。
【背景技术】
在现代机械制造工业中，轴承材料是一类重要的机械结构材料。在现有的轴承材料中，按照使用寿命和在不同的工作条件下的可能性，烧结金属轴承材料的使用量都占第一位。在大型工程机械使用的衬套中，含油衬套必须承受高负荷，因此需要具有高强度、高含油率和耐磨性的优点。传统工艺生产的粉末冶金工程机械衬套的强度高，但是含油率很低，使得摩擦区的供油不足，经常出现轴与祷套咬死的现象，使得产品的寿命很低。
【发明内容】
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种具有强度高、耐磨性好、自润滑性能好、使用寿命长的低密度、高强度的高性能粉末冶金衬套及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低密度、高强度的高性能粉末冶金衬套，其化学组成及其重量百分含量分别是：Cu：0.5～5％，C：0.5～2％，Ni：0.3～1.5％，Mo：0.5～1.5％，ZnS：1～4％，其余为Fe。
一种低密度、高强度的高性能粉末冶金衬套的制备方法，其工艺步骤是：
(1)混粉：按照粉末材料配比为Cu：0.5～5％、C：0.5～2％、Ni：0.3～1.5％、Mo：0.5～1.5％、ZnS：1～4％、硬脂肪酸锌：0.5％、其余为Fe进行计量，混粉时，先加入一半Fe粉，然后加入Cu、C、Ni、Mo、ZnS及硬脂肪酸锌，最后再加入另一半的Fe粉，并按上述顺序依次将粉料加入到混料机中，混合至少40分钟；
(2)压制：压制时采用双向压制，单位压制压力为500～600MPa，控制压制时初压毛坯的密度在5.8～6.5g/cm3内，为保证烧结毛坯密度均匀，初压毛坯各部位密度差控制在0.1g/cm3以下；
(3)烧结：采用分解氨气体作为保护气氛，通过在1110～1120℃的高温下烧结至少1小时，Cu、Ni、Mo向Fe中扩散，对基体起强化作用，提高产品压溃强度和硬度，压溃强度不少于400MPa；
(4)浸油：烧结后立即进行真空浸油，能有效提高含油率；
(5)整形：对衬套表面进行整形处理，通过整形提高衬套表面光洁度与尺寸精度，最后制得密度为5.8～6.5g/cm3、含油率为15～23％、压溃强度≥400MPa、硬度为HB60～120的衬套成品。
本发明的有益效果是：本发明所制备的粉末冶金工程机械衬套产品在使用过程中能承受高负荷，衬套密度低至5.8～6.5g/cm3，强度高，有大量的毛细孔隙存在，含油率为15～23％，在承受280kgf/cm2高负荷条件下，仍能保持良好的润滑性；具有密度低、强度高、含油率高、耐磨性好和自润滑性能好的优点，由于产品的自润滑性与耐磨性能好，不会出现卡滞、烧伤等现象，其使用寿命达到10000h以上，节约维修成本50％。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明进一步说明：
一种低密度、高强度的高性能粉末冶金衬套，其化学组成及其重量百分含量分别是：Cu：0.5～5％，C：0.5～2％，Ni：0.3～1.5％，Mo：0.5～1.5％，ZnS：1～4％，其余为Fe。所述低密度、高强度的高性能粉末冶金衬套的制备方法，其工艺步骤是：
(1)混粉：按照粉末材料配比为Cu：0.5～5％、C：0.5～2％、Ni：0.3～1.5％、Mo：0.5～1.5％、ZnS：1～4％、硬脂肪锌：0.5％、其余为Fe进行计量，混粉时，先加入一半Fe粉，然后加入Cu、C、Ni、Mo、ZnS与硬脂肪锌，最后再加入另一半的Fe粉，并按上述顺序依次将粉料加入到混料机中，混合至少40分钟；
(2)压制：压制时采用双向压制，单位压制压力为500～600MPa，控制压制时初压毛坯的密度在5.8～6.5g/cm3内，为保证烧结毛坯密度均匀，初压毛坯各部位密度差控制在0.1g/cm3以下；
(3)烧结：采用分解氨气体作为保护气氛，通过在1110～1120℃的高温下烧结至少1小时，Cu、Ni、Mo向Fe中扩散，对基体起强化作用，提高产品压溃强度和硬度，压溃强度不少于400MPa；
(4)浸油：烧结后立即进行真空浸油，能有效提高含油率；
(5)整形：对衬套表面进行整形处理，通过整形提高衬套表面光洁度与尺寸精度，最后制得密度为5.8～6.5g/cm3、含油率为15～23％、压溃强度≥400MPa、硬度为HB60～120的衬套成品。

Claims (2)

1.一种低密度、高强度的高性能粉末冶金衬套，其特征是：密度为5.8～6.5g/cm3、含油率为15～23％、压溃强度≥400MPa、硬度为HB60～120的衬套，其化学组成及其重量百分含量分别是：Cu：0.5～5％，C：0.5～2％，Ni：0.3～1.5％，Mo：0.5～1.5％，ZnS：1～4％，其余为Fe。
2.制备如权利要求1所述的低密度、高强度的高性能粉末冶金衬套的方法，其特征是：其工艺步骤是：
(1)混粉：按照粉末材料配比为Cu：0.5～5％、C：0.5～2％、Ni：0.3～1.5％、Mo：0.5～1.5％、ZnS：1～4％、硬脂肪酸锌：0.5％、其余为Fe进行计量，混粉时，先加入一半Fe粉，然后加入Cu、C、Ni、Mo、ZnS及硬脂肪酸锌，最后再加入另一半的Fe粉，并按上述顺序依次将粉料加入到混料机中，混合至少40分钟；
(2)压制：压制时采用双向压制，单位压制压力为500～600MPa，控制压制时初压毛坯的密度在5.8～6.5g/cm3内，为保证烧结毛坯密度均匀，初压毛坯各部位密度差控制在0.1g/cm3以下；
(3)烧结：采用分解氨气体作为保护气氛，通过在1110～1120℃的高温下烧结至少1小时，Cu、Ni、Mo向Fe中扩散，对基体起强化作用，提高产品压溃强度和硬度，产品压溃强度不少于400MPa；
(4)浸油：烧结后立即进行真空浸油，能有效提高含油率；
(5)整形：对衬套表面进行整形处理，通过整形提高衬套表面光洁度与尺寸精度，最后制得密度为5.8～6.5g/cm3、含油率为15～23％、压溃强度≥400MPa、硬度为HB60～120的衬套成品。
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