專利名稱：自潤滑合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體地說涉及一種自潤滑鐵基合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
自潤滑合金材料在冶金行業(yè)中廣泛使用，例如在連鑄機中的自潤滑軸承及其他有關(guān)構(gòu)件均須采用自潤滑材料。由于上述構(gòu)件多是在高溫、大載荷、多粉塵的條件下工作，現(xiàn)有的自潤滑合金材料壽命較短，如連鑄機中的自潤滑軸承2-3天即需更換一次，這不但導致生產(chǎn)成本較高，造成大量資源的浪費，而且頻繁更換費時費力，影響工作效率。目前，自潤滑材料的制備大都是采用熔煉冶金的方法制取，該方法由于受到冶煉條件的限制，生產(chǎn)過程中各組分化學變化較為復(fù)雜，生產(chǎn)過程不容易控制，元素的調(diào)整難以調(diào)整到最佳狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種熱強性高、耐磨性好、使用壽命長的自潤滑合金材料；本發(fā)明的目的之二在于提供一種制備該自潤滑材料的方法。
本發(fā)明自潤滑合金材料，其各化學成分的重量百分比組成為碳0.8-1.5％，錳0.2-0.5％，硫2-7％，鉻1-3％，銅1-3％，鉬0.5-5％，鈷1-3％，鎳0.01-7％，余量為鐵和少量不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明所述的自潤滑合金材料是采用粉末冶金方法制成，材料中各組分均為粉末，包括如下步驟(1)、混料按化學成分配料并充分混勻，其中鐵為粒度100目的還原鐵粉，石墨粒度為300目、鉬粉粒度為400目、鉻粉粒度為300目、銅粉粒度為300目，硫磺粉粒度為300目。
(2)、壓制將混好的料按根據(jù)所要構(gòu)件不同裝模，壓制壓力為6-7t/cm2，進行壓制，壓坯密度大于6克/立方厘米。
(3)、燒結(jié)將步驟(2)中制得的壓坯放入電爐，并通保護氣防止氧化，預(yù)熱溫度700-900攝氏度，燒結(jié)溫度1180攝氏度，保溫2.5小時，然后冷卻至室溫。
現(xiàn)根據(jù)各元素在該發(fā)明中的具體作用進行詳細敘述碳(石墨)，本發(fā)明中的主要成分是鐵，采用100目還原鐵粉，石墨在燒結(jié)過程中部分與鐵反應(yīng)形成奧氏體，奧氏體為基本相，石墨在燒結(jié)完成后，還有一部分呈游離狀態(tài)，這部分石墨也是很好的潤滑劑，本發(fā)明將石墨控制在0.8-1.5％之間。
錳和鉻在燒結(jié)后可以強化鐵素體，提高材料的熱強性，鉻還能起到抗氧化的作用，本發(fā)明將錳控制在0.2-0.5％、鉻控制在1-3％之間為宜。
鈷在燒結(jié)過程中和鐵完全固溶，進一步強化鐵素體，大大提高材料的熱強性，本發(fā)明將鈷控制在在1-3％之間。
鉬在燒結(jié)過程中可以進一步起到強化鐵素體和提高材料熱強性的作用，同時在1180攝氏度燒結(jié)過程中，和硫作用生成二硫化鉬，均勻的分布在材料中，二硫化鉬是一種很好的潤滑劑，增加了材料的潤滑成分，本發(fā)明鉬控制在0.5-5％之間。
銅因熔點較低在燒結(jié)過程中它能提高材料的的致密性，因而可以提高材料的硬度，并能增加材料的導熱性能，利于散熱，提高零件的使用壽命，本發(fā)明將其控制在1-3％之間。
硫是本發(fā)明的主要元素，在燒結(jié)過程中部分和鐵生成硫化鐵，硫化鐵是一種很好的潤滑劑，是本材料的主要潤滑成分，還有部分硫會在燒結(jié)過程中均勻的嵌入燒結(jié)后材料的孔隙中，增強材料的致密性，并且硫的成本低廉，利用粉末冶金技術(shù)可以將其控制在最佳范圍之內(nèi)，本發(fā)明將硫控制在2-7之間。
另外本發(fā)明主要組分均采用粒度較細的粉末，可保證材料燒結(jié)后的致密性。
采用本發(fā)明的化學成分和制備方法制得的自潤滑合金材料，主要是調(diào)整材料中硫的含量來提高產(chǎn)品的最佳潤滑效果，同時加入其他適量合金元素，強化鐵素體及提高材料的熱強性，組織致密性好，耐磨損能力強，從而使得其使用壽命大為延長，另外采用粉末冶金燒結(jié)的方法制成，工藝簡單，設(shè)備投資少。
具體實施例方式
表1中給出了本發(fā)明5個實施例的化學成份組成。
表1

上述自潤滑金屬材料可采用粉末冶金方法制成，材料中各組分均為粉末，包括如下步驟(1)、混料按化學成分配料并充分混勻，其中鐵為粒度100目的還原鐵粉，石墨粒度為300目、鉬粉粒度為400目、鉻粉粒度為300目、銅粉粒度為300目，硫磺粉粒度為300目。
(2)、壓制將混好的料按根據(jù)所要構(gòu)件不同進行裝模，壓制壓力為6-7t/cm2，壓制完成壓坯密度應(yīng)大于6克/立方厘米。
(3)、燒結(jié)將步驟(2)中制得的壓坯放入電爐，并通入氨分解氣等保護氣防止氧化，預(yù)熱溫度控制在700-900攝氏度，燒結(jié)溫度1180攝氏度，保溫2.5小時，然后冷卻至室溫，再經(jīng)過修邊、整形等工藝即可制得成品。
其成品硬度在HB100-150之間，壓潰強度大于160Mpa為合格。
在燒結(jié)過程中產(chǎn)品的硬度控制在HB100-150之間，因為該軸承部件是在用水直接降溫的條件下工作，工作環(huán)境惡劣，易結(jié)渣結(jié)垢，硬度高、結(jié)垢后運轉(zhuǎn)部位容易卡死，硬度控制在HB100-150之間，部件在運轉(zhuǎn)中可以起到自動除垢的作用。
本發(fā)明中，硅和磷等雜質(zhì)的含量應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)。
采用該自潤滑合金材料制成的連鑄機自潤滑軸承在500攝氏度下使用壽命可達400小時以上，而以往的自潤滑軸承只能用72小時，使用壽命大為延長。
權(quán)利要求
1.一種自潤滑合金材料，其特征在于含有以下的重量百分比的化學成分碳0.8-1.5％，錳0.2-0.5％，硫2-7％，鉻0.1-3％，銅1-3％，鉬0.5-5％，鈷1-3％，鎳0.01-7％，余量為鐵和少量不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤滑合金材料，其特征在于含有以下的重量百分比的化學成分碳1％，錳0.2％，硫3％，鉻0.1％，銅1％，鉬0.5％，鈷1％，鎳0.01-7％，余量為鐵和少量不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤滑合金材料，其特征在于含有以下的重量百分比的化學成分碳1.5％，錳0.5％，硫6％，鉻3％，銅3％，鉬4.5％，鈷3％，鎳0.01-7％，余量為鐵和少量不可避免的雜質(zhì)。
4.一種權(quán)利要求1或2或3所述自潤滑材料的制備方法，采用粉末冶金工藝，其包含有如下步驟(1)、混料 按化學成分配料并充分混勻，其中鐵為粒度100目的還原鐵粉，石墨粒度為300目、鉬粉粒度為400目、鉻粉粒度為300目、銅粉粒度為300目，硫磺粉粒度為300目。(2)、壓制 將混好的料按根據(jù)所要構(gòu)件不同裝模，壓制壓力為6-7t/cm2，進行壓制，壓坯密度大于6克/立方厘米。(3)、燒結(jié) 將步驟(2)中制得的壓坯放入電爐，并通保護氣防止氧化，預(yù)熱溫度700-900攝氏度，燒結(jié)溫度1180攝氏度，保溫2.5小時，然后冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自潤滑合金材料及其制備方法，采用本發(fā)明的化學成分和制備方法制得的自潤滑合金材料，主要是調(diào)整材料中硫的含量來提高產(chǎn)品的最佳潤滑效果，同時加入其他適量合金元素，強化鐵素體及提高材料的熱強性，組織致密性好，耐磨損能力強，從而使得其使用壽命大為延長，另外本發(fā)明可采用粉末冶金燒結(jié)的方法制備，工藝簡單，設(shè)備投資少。
文檔編號B22F3/16GK1804097SQ20061004222
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者翟立勝 申請人:曹民清