[發明專利]高硬度耐磨損粉末冶金滾套制備方法

有效

• 申請號: 200810059198.5
• 申請日: 2008-01-17
• 公開（公告）號: CN101486098A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 包崇璽;毛增光;舒正平
• 申請（專利權）人: 東睦新材料集團股份有限公司
• 主分類號: B22F5/10
• 分類號: B22F5/10;B22F3/16;B22F3/24
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司
• 代理人: 袁忠衛;景豐強

技術領域

本發明涉及一種高硬度耐磨損粉末冶金滾套制備方法，也可以應用到軸套領域。

背景技術

滾套或軸套廣泛應用壓縮機、泵、機床、電動工具、汽車等領域，其要求高強度、高硬度、高耐磨性。滾套或軸套可以采用鑄造的合金制得，但合金元素含有鎳、鉬等貴重金屬元素，參見中國發明專利：ZL200410090214.9，公開了一種《鐵基自潤滑耐磨合金》(授權公告號：CN1276116C)，該專利制得的合金材料具有高耐磨性能可用于制備滾套或軸套，但原料中含量鎳、鉬和鎢等貴重金屬，并通過熔煉、鑄造方法生產，其成本居高不下，嚴重影響了其市場競爭了。

也有采用低合金鐵基粉末冶金材料，該材料一般也都含有大量的鉬、釩、鎢、鉻、鈷和鎳等合金元素，合金元素總量大于10％，屬于高合金鋼。由于國際需求旺盛，近年來鉬、鎢和鎳等金屬價格飛漲，不管是傳統的鑄造還是低合金鐵基粉末冶金材料均直接導致原材料成本上升。為了解決原材料成本問題，有必要開發低成本的低合金材料。又粉末冶金零件是多孔零件，孔隙的存在降低了材料的宏觀硬度和強度，所以一般粉末冶金滾套或軸套的性能難以達到壓縮機、泵、機床、電動工具、汽車等的使用要求。

開放低成本、高性能的粉末冶金材料，并將其應用到滾套或類似部件的軸套上，關鍵要降低材料中鉬、鎢、鎳等貴重金屬的用量，而且還需要提供合適的工藝要求以解決粉末冶金零件多孔問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種低成本、高硬度耐磨損粉末冶金滾套制備方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：該一種高硬度耐磨損粉末冶金滾套制備方法，其特征在于采用粉末冶金工藝制造，具體依次包括如下步驟：

①混粉，將鐵粉、碳粉、鉻粉或鉻鐵合金粉、及潤滑劑混合，并保證鐵、碳、鉻的總組分中百分重量含量：碳為0.3～2％，鉻為0.5～4％，潤滑劑0.1～2％，不超過2％的不可避免雜質，余量為鐵；

②成形，成形后密度大于6.8g/cm³；

③燒結，溫度為1000～1350℃，時間為至少20分鐘；

④機加工，對難以通過模具成形部分，采用機加工方式進行處理；

⑤淬火，溫度為800～950℃，時間為10～120分鐘；

⑥冷處理，淬火后24小時內進行；

⑦回火，溫度170～300℃，時間為2～4小時。

作為優選，步驟①中，鐵粉、碳粉、鉻粉的總組分中百分含量：碳為0.6％，鉻為1.8％，潤滑劑0.6％，不超過2％的不可避免雜質，余量為鐵。

作為優選，步驟①中，所述的鐵粉采用霧化鐵粉，該霧化鐵粉中碳含量小于0.02％，氧含量小于0.2％，壓縮性在490.3MPa下大于6.9g/cm³。所述的碳粉采用碳含量大于99％的石墨粉或碳黑，且該石墨粉或碳黑灰分小于1％，至少90％的顆粒直徑小于4微米。所述的潤滑劑采用硬脂酸鹽或蠟。

作為優選，步驟③中，所述的燒結的溫度為1150～1350℃。

作為優選，步驟⑥中，所述的冷處理采用溫度低于零下60℃的工業冰箱，冷卻時間20～300分鐘，或液氮環境中，冷卻時間5～120分鐘。

與現有技術相比，本發明的優點在于：主要以鐵、碳和鉻組成，不含貴重金屬元素鎳、鉬、鎢等，成本低廉；抗拉強度、硬度、顯微硬度等機械性能與鑄造工藝所得產品還要優越，而熱擴散系數和導熱系數均比鑄造工藝所得產品來的低。本發明所得產品熱膨脹系數與尺寸穩定性都復合應用要求，本發明所得產品金相結構中還具有HV_0.01超過2100的析出型碳化物，本發明也可以應用于高硬度良好耐磨性的軸套上。。

附圖說明

圖1為滾套的剖面結構示意圖。

圖2為未經冷處理的金相組織顯微照片。

圖3為經過冷處理的金相組織顯微照片。

圖4為鑄造工藝滾套邊緣的金相組織顯微照片。

圖5為鑄造工藝滾套心部的金相組織顯微照片。

圖6為實施例滾套邊緣的金相組織顯微照片。

圖7為實施例滾套心部的金相組織顯微照片。

圖8為實施例滾套進一步放大的金相組織顯微照片。

圖9為鑄造工藝滾套的熱膨脹系數(12.8472*10^-6)坐標圖。

圖10為實施例滾套的熱膨脹系數(12.2497*10^-6)坐標圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。