一种高硫减摩耐磨铸钢制造技术

本发明专利技术提供适合于在－４０℃～－６０℃使用的为Ｓ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｃ元素中４到８中元素的综合合金化的多元硫化物自润滑的铸钢，具有高硫减摩耐磨性能，其化学成分范围以质量百分比计为：Ｃ＜０．２％，Ｓｉ＜１．３％，Ｍｎ＜０．５％，Ｓ＜１．３％，Ｃｒ＜１．２％，Ｍｏ＜０．５％，Ｎｉ＜０．５％，Ｐ＜０．０５％，其余为Ｆｅ及不可避免的杂质。铸造方法为离心铸造。本发明专利技术的优点在于，通过不同元素间的合理配比，获得在－４０℃～－６０℃的温度时与已知高硫减摩耐磨铸钢相比具有更好的耐冲击性的高硫减摩耐磨铸钢。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铸钢
，涉及一种在-40°c -60°c的具有较高耐冲击性的高 硫减摩耐磨铸钢。
技术介绍
在冶金、矿山、煤机、运输、工程机械、磨具制造等领域，机械设备的活动部件的失 效原因绝大多数都是由于磨损造成的。磨损是一切机械运动的固有特性，是相对物质表面 不断损失或产生残余变形的过程。传统磨损理论将磨损分为四个类型磨料磨损、腐蚀磨 损、粘着磨损和疲劳磨损。长期以来，人类为了克服磨损给设备带来的损失，总结创造了很 多抗磨损的办法，比如提高材料的强度和耐磨性，增加润滑、降低摩擦系数等。将金属和合金的表面进行改性处理，是目前国内外常用的提高材料表面硬度和降 低表面摩擦系数从而达到材料耐磨目的的方法，如渗硫或热喷涂等工艺。此方法可以得到 良好的基材与渗层材的结合，使其表面具有较低的摩擦系数和高硬度。但是为了获得这种 效果必须使工件置入有被渗入元素的活性介质中且必须在一定温度下加热，保温后再进行 热处理，相应设备必不可少，不仅能源消耗大，周期长且工艺复杂，最大的缺点是渗层厚度 仅在10士2um范围内，难以适应实际生产需要。之后便由最初的渗硫改为在熔化铸钢时直接增硫，高硫减摩铸钢由此产生。高硫 减摩铸钢属于铸钢中的一个新品种，只能用铸造方法成型，它与其他一般减摩铸钢的区别 在于它不是靠本身硬度提高其耐磨性，而是靠其内部存在的大量的硫化物的自润滑性能， 提高其减摩性而提高其耐磨性。它的基本原理是在钢中加入含量很高的硫，与其他合金冶 炼，最后形成多种硫化物形式，在运动中自动释放出一种润滑膜，起到自润滑抗粘着的作 用，可应用在冶金、矿山、煤机、运输、工程机械、磨具制造等领域。它运行可靠，大大降低了 维护保养时间，减少了环境污染，提高了设备效率。例如专利号为“91108671. 4”，名称为“高 硫合金钢及生产方法”的中国专利中提到一种高硫合金钢，其公开了一种由铁、碳、硫及合 金元素组成的高硫合金钢，其中硫含量为0. 5 11%，这种合金钢具有一定的减摩耐磨性 能，降低了机件的摩擦磨损系数，因而延长了机件的使用寿命。类似的技术方案还如申请号 为“200510011276.0”，名称为“一种高硫减摩耐磨铸钢及其生产方法”的中国专利申请文件 中提到的一种适合于高温及常温生产环境下的高硫减摩耐磨铸钢，其公开了这种高硫减摩 耐磨铸钢的元素组成及含量，其原理也是通过提高硫含量增加其减摩性和耐磨性，从而提 高机件的使用寿命。在本领域，高硫减摩耐磨铸钢最主要的一个用途就是生产轴承，轴承最主要的两 个性能是机械性能和轴承性能，轴承性能包括耐磨性和减摩性，机械性能包括耐冲击性、延 伸性和抗拉性等。高温或者常温下能够满足使用要求的高硫合金钢在低温条件下的耐冲击 性能有很大变化，往往是在高温或者常温下可以正常使用较长时间的由高硫合金钢制成的 轴承在低温条件下低温脆性很差，很容易发生碎裂。而如何克服低温状态下，尤其是严寒状 态下，长期作业过程中对于轴套的影响以及损害，特别是轴承在这种低温环境下的耐冲击性如何解决，这是一个技术难题。因此，本专利技术要解决如何生产一种适合于低温环境要求的 高硫减摩耐磨铸钢的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的在于通过综合合金化提供一种高硫减摩耐 磨铸钢，同时提供相应的铸造工艺。本专利技术以S、C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、Cu、Ti、P等元素综合合金化的高硫减摩耐磨铸 钢，其适合在-40°C -60°C的严寒地区野外作业中使用的化学成分以质量百分数计为C<0. 2%, Si < 1. 3%, Mn < 0. 5%, S < 1. 3%, Cr < 1. 2%, Mo < 0. 5%, Ni < 0. 5%, P<0. 05%，其余为Fe及不可避免的杂质。以下根据各元素在该专利技术中的作用进行叙述C 是钢中常见元素，是影响铸钢力学性能的主要元素。随着碳含量增加，铸钢的屈 服点和抗拉强度均升高，且抗拉强度比屈服点上升得更多。另外，随着碳含量增加，铸钢的 塑性和韧性降低。并且C含量也是区分铸铁和铸钢的标准，铸钢是含碳小于2. 11%的铁-碳 合金，铸铁是含碳大于2. 11 %小于6. 69%的铁-碳合金。本专利技术把C控制在< 0. 2质量％ 范围内。Si 是钢中常见元素，是主要合金化元素，改善合金的流动性，降低热裂倾向，减少 疏松，提高气密性，可以提高铸钢的强度和硬度。本专利技术把Si控制在< 1.2质量％范围内。Mn:是钢中常见元素，是良好的脱氧剂。Mn的有益作用是高的强度和耐磨性，淬 透、渗碳、冷工硬化。Mn可改善钢的焊接性和低温性能，还可减慢钢的脱碳作用，还可适当 改善钢的切削性能。Mn极易生成MnS2，它是良好的固体润滑剂。它可以强化铁素体和珠光 体，从而提高钢的强度。本专利技术把Mn控制在< 0. 5质量％范围内。Cr 是提高淬透性的元素，从而提高材料整体强度和韧性。Cr具有抗氧化性及耐 腐蚀性能，是不锈耐酸钢和中温抗氢钢中的主要元素。Cr的加入更有利于材料综合性能的 提高，一般在在钢中加入1 %的Cr可使常温抗拉强度增加20MPa，高温时更加显著。CrS2是 一种极好的固体润滑剂，均勻的分布在钢中。本专利技术把Cr控制在< 1.2质量％范围内。Mo:具有较强的碳化物形成能力，使较低含碳量的合金钢也具有较高的硬度。而且 钼能够阻止奥氏体化的晶粒粗大。钼会造成C曲线的右移，减小了过冷度，极大的提高了淬 透性，从而提高材料整体强度和韧性。MoS2是一种极好的固体润滑剂，均勻的分布在钢中。 本专利技术把Mo控制在< 0. 5质量％范围内。Ni 作用是提高淬透性及疲劳阻力，减少缺口敏感性，降低钢脆化转变温度，钢中 含有少量Ni，屈伸强度可以提高。但Ni与S结合，形成低熔点NiS2易于在晶界上形成网状 而产生热脆，故本专利技术视工件性能要求，将M控制在< 0. 5质量％范围内。P:增加钢的脆性，尤其是低温脆性，又造成元素严重偏析，故本专利技术要求越低越 好，一般控制在< 0. 05质量％范围内。S:是本专利技术合金铸件中的关键元素。例如钢中含有S在0. 15-0. 3%时，钢的切削 性能大幅度得以提高；使材料表面低温渗硫，材料表面就有自润滑性。S与某些元素形成硫 化物的亲和力依以下顺序而递增Si、Co、Ni、Fe、W、Mo、Al、Cr、V、Nb、Mn、Ti、&。硫化物是 一种优良的固体润滑剂，其润滑能力取决于它们分层的组织结构。一些硫化物，如硫化钼、硫化钨、硫化铬、硫化铁等均有密集六方晶体层状结构。实验和实践证明，这种结构最容易 分离出诸多滑移面，使其自润滑性大大增强。它把两相对运动的物体表面间的摩擦转变为 硫化物层与层之间的具有极低摩擦系数的摩擦。硫化物对金属有较强的附着性能，一般摩 擦不易脱落。另外，硫化物在其塑变时易于填平金属表面凹凸不平之处，以避免在摩擦时相 对运动中金属间相互接触而产生的粘着破坏；硫化物抗压性能高，在高压下金属表面也不 会产生咬死或熔接。本专利技术把S控制在< 1.3质量％范围内。根据上述理由，按规定在冶炼时加入各种合金元素，可以得到一种十分新颖的具 有高自润滑性能的高硫减摩耐磨铸钢。在选择合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高硫减摩耐磨铸钢，其特征在于，适合于在－４０℃～－６０℃使用的为Ｓ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｃ元素中４到８中元素的综合合金化的多元硫化物自润滑的铸钢，具有高硫减摩耐磨性能，其化学成分范围以质量百分比计为：Ｃ＜０．２％，Ｓｉ＜１．３％，Ｍｎ＜０．５％，Ｓ＜１．３％，Ｃｒ＜１．２％，Ｍｏ＜０．５％，Ｎｉ＜０．５％，Ｐ＜０．０５％，其余为Ｆｅ及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郁寿林，
申请(专利权)人：郁寿林，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]