CN1023819C - 一种耐磨件用多元锰铝青铜新材料 - Google Patents
一种耐磨件用多元锰铝青铜新材料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种耐磨件用多元锰铝青铜新材料，σb＝750～900MPa、σ＝15～25%、αk＝100～200J/cm2，且可通过热处理来全面提高其性能。特别适用于恶劣环境：温度高、粉尘大、润滑差、负荷大、冲击大、磨损严重，如冶金设备用耐磨铜件：轧机万向接轴铜滑块、钳吊导板、剪切机衬板、轴瓦、轴套、螺母等。可比通用材料提高寿命3～6倍。
Description
本发明涉及一种耐磨件用多元锰铝青铜新材料，特别适用于恶劣环境：温度高、粉尘大、润滑条件差、负荷大、冲击大、磨损严重等，如冶金设备用耐磨铜件-轧机主传动万向接轴铜滑块、钳吊铜导板、剪切机铜衬板、铜轴瓦轴套、铜螺母等。
目前在恶劣环境下，如冶金用耐磨铜件所用材料一般为铝青铜（典型代表是ZQAL9-4，成分为AL：8～10%、Fe：2～4%，其余为Cu）、锡青铜（典型代表是ZQSn10-1，成分为Sn：9-11%，P：0.6～1.2%，其余为Cu和ZQSn6-6-3，成分为Sn：5～7%、Zn：5～7%、Pb：2～4%，其余为Cu）。它们在恶劣环境下的局限和不足是：ZQAL9-4的干摩系数高、导热性能差，故特别不适合在干摩擦或润滑不良及高负荷条件下使用，它在这样的条件下易发生“咬卡”现象，致使使用寿命降低。而ZQAn10-1和ZQSn6-6-3在润滑不良的情况下，耐磨性能大大降低;且由于它们的强度和冲击韧性较低，因而在使用中易产生断裂而导致设备事故;它们的硬度低而在负荷大的状态下磨损加快，从而降低使用寿命。上述材料的低使用寿命，不但浪费大量青铜材料，而且增加了备件消耗，降低了作业率，增加了工人劳动强度。
本发明的目的就是为解决上述问题，为特别是在恶劣环境下工作的如冶金设备用耐磨铜件提供一种适用的新材料。这种材料应具备良好的综合机械性能，即同时具备高强度、高冲击韧性、高硬度和高耐磨性。
本发明的目的这样达到的-
为使本发明具有良好的综合性能，采用了多元合金化的原则：锰铝元素可使青铜合金的强度得到提高，当含锰量增加时，强度可大幅度增加而塑性降低不多;当青铜合金中的铁达到一定值时，就会形成K相化合物，凝固时K相以细小质点为结晶核心，细化晶粒，从而提高青铜合金的强度、硬度和耐磨性;镍的作用是防止“缓冷脆性”和细化晶粒;尤其是为使本发明具有在恶劣环境下的良好耐磨性而添加了钛和稀土，当钛含量达到一定值时，可起到精炼、除气和细化晶粒的作用，可提高致密度，使青铜合金的冲击韧性和强度大大提高。正是由于多元合金化的作用，使得本发明基体上弥散分布着多种高强度相的质点，从而使本发明的综合机械性能大大优于一般青铜合金，特别是在恶劣环境下表现出极高的耐磨性。
实践表明，本发明的最佳成分为：Mn：5～20%、AL：6～10%、Fe：2～5%、Ni：1～6%、Ti：0.5～3%、RE：微量，其余为Cu。
本发明可以通过常规的冶炼和铸造获得。
本发明的铸态组织基体为塑性很好的α相加上强度和硬度都很高的β相，其上又均匀地分布着硬度极高的耐磨颗粒，形成了良好的耐磨组织，所以本发明的铸态性能就很好，而且可以通过常规热处理使其性能得到调整和全面提高。
本发明的铸态性能、热处理后的性能与一般锡青铜、铝青铜性能对比如下表：（表见文后）
从表中可以看出，本发明的强度、冲击韧性、硬度要比一般牌号好得多：抗拉强度是一般铝青铜、锡青铜的2-4倍;冲击韧性、硬度是一般铝青铜、锡青铜的2-3倍。
本发明的试样已在济南钢铁总厂轧钢分厂φ750初轧机主传动万向接轴做成铜滑块进行了实验，寿命比ZQAL9-4提高到4.5倍，在250t、400t热剪机上做成铜滑板进行了实验，寿命比ZQAL9-4提高3倍;在天津钢厂初轧厂φ750初轧机主传动万向接轴做成铜滑块进行了实验，比ZQAL9-4提高寿命6倍;在天津轧钢三厂φ650开坯机上做成主传动万向接轴铜滑块进行实验，寿命比ZQSn6-6-3提高4倍。
通过上述实验也证明，本发明具有高强度、高冲击韧性、高硬度和高耐磨性，特别适应于恶劣环境如冶金设备用耐磨铜件，是一种理想的耐磨铜件用材料。
本发明进行了初步检索，国内外专利，国内成果尚未发现有与本发明成分完全相同，特别是适用于恶劣环境的耐磨件用多元锰铝青铜材料的文献。
本发明的实施应用，将可节约大量的青铜材料并使用户的备件消耗降低，提高设备利用率和增加产量、减轻工人劳动强度，将产生良好的经济、社会效益。
指标 屈服强度 抗拉强度 面缩率 延伸率 冲击韧性 布氏硬度
性能 σs σb ψ δ ak HB
牌号 （MPa） （MPa） （%） （%） （J/cm）
本发明铸态 600～750 750～900 20～30 15～25 100～200 180～200
本发明热处
理后 700～800 850～1000 25～40 20～30 150～280 200～240
铝青铜
ZQAL9-4 400～500 10～12 100～110
锡青铜
ZQSn10-1 200～250 3～5 80～90
锡青铜
ZQSn6-6-3 180～200 8～10 60～65
Claims (1)
1、一种特别适用于温度高、粉尘大、润滑差、负荷大、冲击大、磨损严重的冶金设备耐磨铜件用的多锰铝青铜，其特征在于化学成分为Mn：5～20%、Al∶6～10%、Fe∶2～5%、Ni∶1～6%、Ti∶0.5～3%、RE：0.02～0.1%，其余为Cu。
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