CN1060879A - 含硫石墨减磨钢 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种含硫石墨减磨钢材料，其重量
百分含量为碳1.0～2.5，硅0.8～2.5，硫0.1～2.0，锰
0.5～3.0，铜0.2～2.0，磷＜0.12，其余为铁和夹杂物。
经过冶炼和热处理形成球粒状珠光体、团絮状石墨和
硫化锰的金相结构。本材料具有良好的自润滑性能，
强度、韧性和切削性能都较好，原料来源丰富、价格低
廉、替代青铜、黄铜做摩擦偶合件时，寿命提高1～3
倍，具有较大的经济价值。
Description
本发明属于黑色冶金技术。
目前机械设备的摩擦偶合件中采用的减磨材料多为青铜、黄铜材料，如衬套、轴瓦。以铁、碳、硅、锰、镍为主要组份的石墨铸钢，由于耐磨性能差，使用寿命不长，用它制成的蜗轮、衬套等摩擦件与其他机件相匹配时其寿命甚为悬殊。寿命低的主要原因是在设备运转时强烈程度已远远超过青铜、黄铜所能承受的能力，所以在偶合件滑动摩擦时，其接触表面和润滑剂内可出现多量的磨粒，至使偶合件很快磨损。
本发明的目的是为了提供一种原料丰富，价格低廉具有更好的减磨性能的含硫石墨减磨钢。这种材料具有很好的自润滑、韧性、抗拉能力和易于切削的特点，可以替代青铜、黄铜材料制造减磨另件使用。
本发明的含硫石磨减磨钢，基本成份有碳、硅、锰、硫、磷、铜等元素。基本组成的重量百分含量是：
碳1.0～2.5 硅0.8～2.5 硫0.1～2.0
锰0.5～3.0 铜0.2～2.0 磷微量～0.12
余量为铁。
为了获得合格的化学成份组成，对原料需要严格管理。其中要求化学成份稳定，废钢不能使用合金钢，特别是废钢中的Cr应小于0.08%锰铁、硅铁组份含量已知，铜纯度大于98%，工业硫纯度大于95%。组份中，碳的石墨化形成游离石墨和组成珠光体基体，能起耐磨和润滑作用，硅元素用来提高材料强度和改进石墨化过程，硫和锰能产生硫化锰，起固体润滑剂作用，也有利于石墨化。硫和锰是本发明减磨钢的必要组份。硫和磷一般都作为杂质处理，有害而无利。本发明的特点是利用並提高了硫的含量，变害为利。锰比铁活泼，锰与硫结合成为硫化锰。铜元素能稳定珠光体结构，提高耐磨性能，也起到一定的促进石墨化作用和耐腐蚀作用。
制造含硫石墨减磨钢的熔炼和铸造工艺，包括原料备料检测，物料烘烤，在中频电炉（或电弧炉）中熔炼，加硫，出炉浇铸，热处理，其特点是1、熔炼采用100～300KW的中频炉或电弧炉。2、工业硫的加入用薄铜皮包夹置于包中或在熔化后期压入炉渣保护的钢液中。3、熔炼一小时再进行浇铸，浇铸必须采用干砂型模浇铸。4、因本产品流动性比炭素钢好，为防止中间缩孔，浇铸时要加大冒口，加大到炭素钢浇铸时冒口的1.5～2倍，或采用保温冒口。5、上注法的浇铸钢水温度为1360℃～1420℃，用底注法时的浇铸钢水温度为1440℃～1460℃，从冒口注入后自然冷却到室温，再开箱。6、要使铸造材料获得减磨的结构，就要经过石墨化退火回火处理。
退火处理时，先在350～450℃温度下经低温予处理，保温3～5小时，增加石墨核心的形成;再将铸件加温到临界温度AC，保持3～6小时，促使网状渗炭体的奥氏体积累的转化，最好掌握在930～950℃之间;然后将铸件进行空气冷却或风冷，金相结构为片状珠光体和团絮状石墨及硫化物。此时硬度约为HB250～350，最后升温到680～700℃，保温1～3小时，冷却至550℃，出炉，进行珠光球粒化处理，硬度降低，韧性加强，改善金属切削性能。最后，铸件成品材料的金相结构以球粒状珠光体基体为主，分布着团絮状石墨和硫化锰。
上述工艺和所得成品材料含硫石墨减磨钢具有以下的效果和优点：
1、含硫石墨减磨钢的熔炼和铸造工艺简单。
2、本发明设计采取以硫化物和团絮状石墨作为自润滑剂，在理论与实践上均切实可行。
3、本发明的产品是润滑剂与钢复合的铁基耐磨材料，价格低廉，比青铜、黄铜材料的价格降低 1/2 ，可以大量节省铜、锡、铅、锌等有色金属材料，应用前景很好。
4、含硫石墨减磨钢材料的强度、韧性和加工切削性能良好。
5、铸造性能也良好，且比炭素钢的流动性要大。
6、用于摩擦偶合件中其寿命提高1～3倍。
7、应力小。
本发明的实施例及测试数据：
按上述工艺流程所得的含硫石墨减磨钢的化学成份如下：
| 元素 | C | Si | Mn | S | Cu | P |
| 含量（％） | 1.3～1.7 | 1.0～1.5 | 0.75～1.8 | 0.4～0.6 | 0.3～0.6 | 微量～0.12 |
将此产品在MS3B往复式耐磨试验机上进行磨损对比试验，润滑条件：30＃机油
每板往复距离：172mm
每分钟往复数：57次
上试样为试样件
下试样为45＃钢淬火件RC50
试验压强为12.4kg/cm2
运转六万次的试样失重情况如下：
可知，含硫石墨减磨钢的耐磨性能比青铜（ZQSn5-5-5）黄铜（ZQSi80-3-3）高1～3倍。试验中，含硫石墨减磨钢的自润滑效果明显。
本产品按常规条件进行抗拉强度、冲击韧性和硬度的对比试验，结果如下：
可知本产品的抗拉强度高，有一定的冲击韧性和强度，易于切削加工。
本产品在几个工厂做成蜗轮现场试用与铜合金相比的结果如下：
k此可见：本产品与黄铜蜗轮相比，使用寿命提高2～3倍。本产品用在凿岩机上替代轧制青铜螺母也有良好的效果。
附图1是热处理过程示意图。
Claims (2)
1、一种含硫石墨减磨钢，其特征在于重量的百分组成为：
碳1.0～2.5 硅0.8～2.5 硫0.1～2.0
锰0.5～3.0 铜0.2～2.0 磷微量～0.12
余量为铁。
2、根据权利要求1所述的含硫石墨减磨钢，其特征在于重量百分组成最好为：
碳1.3～1.7 硅1.0～1.5 锰0.75～1.8
硫0.4～0.6 铜0.3～0.6 磷微量～0.12
余量为铁。
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|---|---|---|---|
| CN 90108452 CN1024142C (zh) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | 含硫石墨减磨钢 |
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| CN 90108452 CN1024142C (zh) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | 含硫石墨减磨钢 |
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|---|---|
| CN1060879A true CN1060879A (zh) | 1992-05-06 |
| CN1024142C CN1024142C (zh) | 1994-04-06 |
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| CN 90108452 Expired - Fee Related CN1024142C (zh) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | 含硫石墨减磨钢 |
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|---|---|
| CN (1) | CN1024142C (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100412221C (zh) * | 2006-08-23 | 2008-08-20 | 扬州市邗江金正机械有限公司 | 高温自润滑合金钢及其冶炼方法、应用 |
| CN101906596A (zh) * | 2010-07-05 | 2010-12-08 | 郁寿林 | 一种高硫减摩耐磨铸钢 |
| CN105525191A (zh) * | 2015-07-16 | 2016-04-27 | 湖州华通研磨制造有限公司 | 一种合金研磨材料 |
-
1990
- 1990-10-13 CN CN 90108452 patent/CN1024142C/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN101906596B (zh) * | 2010-07-05 | 2015-09-02 | 郁寿林 | 一种高硫减摩耐磨铸钢 |
| CN105525191A (zh) * | 2015-07-16 | 2016-04-27 | 湖州华通研磨制造有限公司 | 一种合金研磨材料 |
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|---|---|
| CN1024142C (zh) | 1994-04-06 |
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