CN1044302A - 多元耐磨铜合金 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有色合金，特别是关于含铜、锌、铝、硅、锰、锡、钴、铍、稀土等元素的多元耐磨铜合金。适用于制作轧机等机械设备的耐磨零部件(如大型轧机万向接轴月牙衬垫、轧机提开螺母等)。用本发明多元耐磨铜合金制作的大型轧机提升螺母的使用寿命为60天，比原ZQA110-4-4铝青铜提开螺母使用寿命(7天)提高8倍左右。本发明多元耐磨铜合金制作的万向接轴月牙衬垫的使用寿命为24天，比原铝青铜月牙衬垫使用寿命(4～7天)提高3～6倍左右，是一种性能优良的轧机耐磨零部件材料。

Description

本发明涉及有色合金，特别是关于含铜、锌、铝、硅、锰、锡、钴、铍、稀土等元素的多元耐磨铜合金。适用于制作轧机等机械设备的耐磨另部件（如轧机提升螺母、轧机万向接轴月牙衬垫等）。

现有的轧机万向接轴月牙衬垫、轧机提升螺母等另部件一直沿用锡青铜、铝青铜（成份见表1）等铜合金材料，其使用寿命较低，如板带轧机万向接轴月牙衬垫的使用寿命为4～7天，Φ750轧机提开螺母的使用寿命为7天。更换频繁，铜合金耗量大，也影响轧机的作业率。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，提供一种高强韧性、高耐磨性的铜合金，提高轧机耐磨另部件（如轧机万向接轴月牙衬垫、轧机提升螺母等）的使用寿命，提高轧机的作业率。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

本发明是一种多元耐磨铜合金（成份见表1），含有铜、锌、铝、硅、锰、锡、钴、铍、稀土等元素，其化学组成为（重量%）：Cu50.0～70.0、Zn15.0～35.0、Al2.0～8.0、Si1.0～4.0、Mn4.0～15.0、Sn2.0～6.0、Co0.3～0.5、Be0.2～1.0、RE0.05～0.2。

本发明多元耐磨铜合金的熔制工艺：在坩埚中熔炼，当坩埚呈暗红（700～800℃）加入Cu和Zn，Mn、Al、Si、Co、Be 等元素以中间合金形式加入，待全部熔化后加入Sn，出炉前加入稀土，出炉温度为1050℃～1100℃。

本发明多元耐磨铜合金的浇铸工艺：采用金属模或砂模（干型）铸造，金属模预热温度为150℃，浇注温度为960～1000℃。

本发明多元耐磨铜合金的成份含量范围根据下述理由确定：

锌：

Zn对合金的耐磨性有重大影响，使基体呈β相，其耐磨性优良，但韧性较差，为得到优良的耐磨性和韧性，基体相应为α+β相，α相是面心立方结构，塑性较好，当Zn的含量小于20%时，耐磨性较差，当Zn的含量大于35%时，易出现γ相组织，使韧性降低。因此，Zn的含量应在20～35%范围内。

铝：

Al是增强母相强度，起固溶、强化作用的元素，当铝的含量小于2%时，强化效果不显著，超过9%时，改变母相的晶体结构，使熔铸工艺变得复杂。因而，将铝的含量控制在2～8%之间。

硅和锰：

Mn和Si可形成Mn₅Si₃金属间化合物，显微硬度较高，当均匀弥散在基体中时可显著提高材料的耐磨性能，当Mn₅Si₃的含量小于1%时，效果不明显，若超过10%时，使材料的韧性降低。锰元素除上述作用外，还可强化基体。因而，将锰的含量控制在4～15%，硅含量控制在1.0～4.0%范围内。

钴：

Co可以显著提高合金的强度和耐疲劳性能，且可细化晶粒，阻 止粗大的mn-Si金属间化合物生成o当Co的含量小于0.2%时，效果不明显，当Co的含量超过0.7%时，效果不再增强，因Co的价格高，故Co的含量控制在0.3～0.5%的范围内。

锡：

Sn可以固溶强化合金，提高合金的耐磨性，当Sn的含量小于1%时，效果不明显，当Sn的含量超过10%时，铸件偏析严重，故将Sn的含量控制在2～6%范围内。

铍：

Be的原子半径小，在基体中起间隙固溶强化作用，当Be的含量小于0.1%时，作用不明显，当Be的含量大于2%时，作用不再明显增强，由于Be的价格较高，因而，将Be的含量控制在0.2～1.0%范围内。

稀土：

RE元素在合金中起细化晶粒、纯净组织的作用，RE元素可与低熔点有害元素如Pb、Bi形成高熔点的化合物，弥散分布在合金中起结晶晶核作用，当RE含量小于0.03%时，作用不明显，当RE含量大于0.2%时，使熔液粘度增加，不利于浇铸，因而，将RE元素的含量控制在0.05～0.2%范围内。

实施例1：

用本发明多元耐磨铜合金制作某轧钢厂Φ750轧机的提升螺母，其化学成份为：Cu61%，Al4%，Mn4%，Si1.2%，Co0.5%，Be0.2%，Sn3%，RE0.1%，余量为Zn，采用坩埚熔制，1050℃出炉，1000℃金属模浇铸成坯后，机 加工成型。其使用寿命达60天，比原ZQAl10-4-4铝青铜的轧机升降螺母（使用寿命为7天）使用寿命提高近8倍。

实施例2：

用本发明多元耐磨铜合金，制作某轧钢厂1700半连轧机万向接轴月牙衬垫，其化学成份（重量%）：Cu55%、Al4.5%、Mn4.5%、Si1.5%、Sn3.0%、Be0.2%、RE0.1%、Co0.4%、余量为Zn。采用焦碳坩埚炉熔炼，出炉温度1050℃，浇注温度960～1000℃，浇铸成坯后，经机加工成型。经使用证明，其使用寿命达24天，比原铝青铜月牙衬垫（使用寿命4～7天）提高3～5倍左右。

积极效果：

采用本发明多元耐磨铜合金制作的轧机提升螺母，使用寿命为60天，比原铝青铜提升螺母使用寿命（7天）提高8倍左右。本发明多元耐磨铜合金制作的轧机万向接轴月牙衬垫，使用寿命为24天，比原铝青铜月牙衬垫使用寿命（4～7天）提高3～6倍左右。可明显提高轧机的作业率和减轻工人的劳动强度，经济效益显著。

Claims (1)

1、一种多元耐磨铜合金；其特征是化学组成为(重量%)：

Cu        50.0～70.0

Zn        20.0～35.0

Al        2.0～8.0

Mn        4.0～15.0

Si        1.0～4.0

Sn        2.0～6.0

Co        0.3～0.5

Be        0.2～1.0

RE        0.05～0.2