CN105018864A

CN105018864A - 一种耐磨稀土合金材料

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Publication number: CN105018864A
Application number: CN201510409506.2A
Authority: CN
Inventors: 张翼; 朱新宇; 方志平; 仝进峰; 陈晓宇
Original assignee: NANTONG CHANGJIANG ELECTRICAL APPLIANCE INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: NANTONG CHANGJIANG ELECTRICAL APPLIANCE INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2035-07-13
Also published as: CN105018864B

Abstract

本发明涉及一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳0.5-3.5％，硅0.5-1.5％，铬0.15-2.5％，镁1.5-2.5％，锰0.5-1.5％，镍1.2-2.0％，铝1.5-2.5％，硫0.5-3.5％，稀土元素0.10-0.50％，余量为铁。该合金材料具有很高的自润滑性及高的耐磨性，特别适用于轴瓦、轴套、汽缸套、气门座、活塞环、浮动轴承、导筒、曲轴、链杆等在磨损工况条件下工作的机械部件。

Description

一种耐磨稀土合金材料

技术领域

本发明属于合金领域，具体而言涉及一种耐磨稀土合金材料。

背景技术

机械设备的活动部件失效的原因绝大多数都是因为摩擦、磨损造成的。据统计：能源的1/2消耗于磨损，材料的80％失效于磨损。随着科学技术的进步，机械设备中有滑动或转动部分在不同的几近苛刻的工况条件下，对磨擦部件的极限允许载荷，滑(滚)动速度，工作温度及长期无故障工作时间等材料性能要求愈来愈高。在许多情况下，无润滑磨擦类型已取代油的流体磨擦与边界磨擦类型。为了解决材料过早失效的严重问题，材料科学工作者在不断地开发新的耐磨材料的同时也极力地在利用并提高材料本身的自润滑性能，以期把摩擦系数及磨损量降至最低值，以此来达到材料耐磨损的目的。

在国内外现有技术中，减磨的耐磨材料几十年来已有相当的发展，主要有以下几类：①石墨钢，这些石墨并非是在冶炼后凝固时形成，而是在铸件于高温石墨化退火时所获得的。②含磷和其他合金铸铁。③以有色金属为基的合金。④采用粉末冶金方法所制备的耐摩擦材料。该方法是将一种或几种有一定粒度并有一定形状的金属粉末与改善磨擦性能的固体粉末添加剂经混合均匀后再压制或烧结成形。⑤采用表面改性处理使表面硬度提高。如渗碳、渗氮、氰化、低温渗硫等方法。上述方法与材料虽然可以通过冶炼或烧结后再进行热处理的方法获得一定的耐摩擦性能，但它们的机械性能较低，使用范围窄，有的材料成本昂贵，难以广泛使用。表面处理工艺不但能源消耗大、生产周期长，而且生产工艺复杂，还要相应的成套设备，且难以控制产品质量的一致性。

发明内容

本发明提供一种耐磨稀土合金材料，该材料具有很高的自润滑性及高的耐磨性，特别适用于轴瓦、轴套、汽缸套、气门座、活塞环、浮动轴承、导筒、曲轴、链杆等在磨损工况条件下工作的机械部件。

具体的，本发明涉及一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素。

在本发明的一个具体实施方式中，所述的一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳0.5-3.5％，硅0.5-1.5％，铬0.15-2.5％，镁1.5-2.5％，锰0.5-1.5％，镍1.2-2.0％，铝1.5-2.5％，硫0.5-3.5％，稀土元素0.10-0.50％，余量为铁。

在本发明的一个具体实施方式中，所述的一种耐磨稀土合金材料，其中稀土元素为钕和镧。

在本发明的一个具体实施方式中，所述的一种耐磨稀土合金材料，其中稀土元素中钕和镧的配比为1:2。

在本发明的一个具体实施方式中，所述的一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳0.5-3.5％，硅0.5-1.5％，铬0.15-2.5％，镁1.5-2.5％，锰0.5-1.5％，镍1.2-2.0％，铝1.5-2.5％，硫0.5-3.5％，稀土元素0.10-0.50％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

在本发明的一个具体实施方式中，所述的一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳2.0％，硅1.0％，铬1.0％，镁1.5％，锰1.0％，镍1.5％，铝2.0％，硫2.0％，稀土元素0.2％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

在本发明的一个具体实施方式中，所述的一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳2.5％，硅1.5％，铬1.5％，镁2.0％，锰1.2％，镍1.2％，铝2.5％，硫2.5％，稀土元素0.3％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

在本发明的一个具体实施方式中，所述的一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳3.0％，硅1.5％，铬2.5％，镁2.5％，锰1.5％，镍2.0％，铝1.5％，硫3.5％，稀土元素0.4％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

本发明另一方面提供所述的耐磨稀土合金材料的用途，应用于轴瓦、轴套、汽缸套、气门座、活塞环、浮动轴承、导筒、曲轴、链杆以及机床滑道。

本发明的耐磨稀土合金材料可以采用普通的生产设备按照常规的方法制备。例如，具体步骤可以包括：

(1)按照组成成分和各成分的含量，计算并称取各原料的用量；

(2)熔炼：将铁装入中频电炉升温熔化；全部熔化后加入其他合金原料；

(3)浇铸：将合金液进一步脱氧；镇静；浇铸成型；快速冷却；

(4)热处理：脱模成型铸件实施缓冷；缓冷后工件实施12小时以上高温退火处理，即得铁基合金材料。

优选的，步骤(2)中当温度达1600℃时加入合金原料；

步骤(3)中所述镇静的时间优选为1-2分钟；所述浇铸成型优选是当温度达到1580时进行浇铸成型；

步骤(4)中所述的退火处理优选为采用860℃高温退火处理。

稀土元素是一种有效的变质剂，它可以细化晶粒、净化晶介、改变钢中夹杂物的形态和分布，对提高韧性、抗弯强度、硬度都有益处，它是一种提高综合性能的元素。

本发明的耐磨稀土合金材料具有很高的自润滑性及高的耐磨性，特别适用于轴瓦、轴套、汽缸套、气门座、活塞环、浮动轴承、导筒、曲轴、链杆等在磨损工况条件下工作的机械部件。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳2.0％，硅1.0％，铬1.0％，镁1.5％，锰1.0％，镍1.5％，铝2.0％，硫2.0％，稀土元素0.2％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

实施例2：

一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳2.5％，硅1.5％，铬1.5％，镁2.0％，锰1.2％，镍1.2％，铝2.5％，硫2.5％，稀土元素0.3％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

实施例3：

一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳3.0％，硅1.5％，铬2.5％，镁2.5％，锰1.5％，镍2.0％，铝1.5％，硫3.5％，稀土元素0.4％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

对比例1：

一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫，各组分的重量百分比为：碳2.0％，硅1.0％，铬1.0％，镁1.5％，锰1.0％，镍1.5％，铝2.0％，硫2.0％，余量为铁。

对比例2：

一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳2.0％，硅1.0％，铬1.0％，镁1.5％，锰1.0％，镍1.5％，铝2.0％，硫2.0％，稀土元素0.2％，余量为铁，稀土元素为铈和镧，并且铈和镧的配比为1:2。

对比例3：

一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳2.0％，硅1.0％，铬1.0％，镁1.5％，锰1.0％，镍1.5％，铝2.0％，硫2.0％，稀土元素0.2％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:3。

对比例4：

一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳2.0％，硅1.0％，铬1.0％，锰1.0％，镍1.5％，铝2.0％，硫2.0％，稀土元素0.2％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

对比例5：

一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳2.0％，硅1.0％，铬1.0％，镁1.5％，锰1.0％，镍1.5％，硫2.0％，稀土元素0.2％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

实施例4：本发明耐磨稀土合金材料的性能检测

将实施例1-3以及对照例1-5的合金材料在20℃时进行性能检测，检测结果列入表1。

表1本发明合金材料的性能

	摩擦系数(f)	抗拉强度(MPa)	HB
				实施例1	0.08	1205	415
实施例2	0.08	1210	410
				实施例3	0.08	1205	410
对比例1	0.14	840	350
				对比例2	0.10	1100	380
对比例3	0.10	1110	375
				对比例4	0.14	950	335
对比例5	0.14	960	340

Claims

1.一种耐磨稀土合金材料，其特征在于，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳0.5-3.5％，硅0.5-1.5％，铬0.15-2.5％，镁1.5-2.5％，锰0.5-1.5％，镍1.2-2.0％，铝1.5-2.5％，硫0.5-3.5％，稀土元素0.10-0.50％，余量为铁。

3.根据权利要求1所述的一种耐磨稀土合金材料，其中稀土元素为钕和镧。

4.根据权利要求3所述的一种耐磨稀土合金材料，其中稀土元素中钕和镧的配比为1:2。

5.根据权利要求1所述的一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳0.5-3.5％，硅0.5-1.5％，铬0.15-2.5％，镁1.5-2.5％，锰0.5-1.5％，镍1.2-2.0％，铝1.5-2.5％，硫0.5-3.5％，稀土元素0.10-0.50％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

6.根据权利要求5所述的一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳2.0％，硅1.0％，铬1.0％，镁1.5％，锰1.0％，镍1.5％，铝2.0％，硫2.0％，稀土元素0.2％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

7.根据权利要求5所述的一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳2.5％，硅1.5％，铬1.5％，镁2.0％，锰1.2％，镍1.2％，铝2.5％，硫2.5％，稀土元素0.3％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

8.根据权利要求5所述的一种耐磨稀土合金材料，包括铁、碳、硅、铬、镁、锰、镍、铝、硫以及稀土元素，各组分的重量百分比为：碳3.0％，硅1.5％，铬2.5％，镁2.5％，锰1.5％，镍2.0％，铝1.5％，硫3.5％，稀土元素0.4％，余量为铁，稀土元素为钕和镧，并且钕和镧的配比为1:2。

9.根据权利要求1-8任一项所述的耐磨稀土合金材料的用途，应用于轴瓦、轴套、汽缸套、气门座、活塞环、浮动轴承、导筒、曲轴、链杆以及机床滑道。