[發明專利]一種高耐磨材料及其制造方法和應用

有效

• 申請號: 201410150908.0
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103898399A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 龔沛;李德鵬
• 申請（專利權）人: 松下·萬寶(廣州)壓縮機有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C33/08;B22D1/00;C21D1/18;C21D6/04;C21D5/00;F04C29/00
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 華輝;周端儀

技術領域

本發明涉及壓縮機材料領域，特別是一種高耐磨材料及其制造方法和應用。

背景技術

旋轉式壓縮機由于其效率高、體積小及重量輕的特點，得到了廣泛的應用?，F有的旋轉式壓縮機的泵體一般由滑塊1、彈簧2、活塞3、汽缸4、曲軸5及上下軸承組成，如圖1所示。作為壓縮機泵體的重要部品—活塞3，在曲軸5的帶動下進行高速偏心旋轉，同時，在彈簧2的推動力下，滑塊1的先端面始終與高速偏心旋轉的活塞3外圓周面緊密貼合形成摩擦副，該摩擦副為線接觸，接觸面壓極高，且該摩擦副長期處于少油的臨界潤滑狀態，導致其接觸部位極易發生磨損。因此，對于活塞材料的選取，需要其具有高硬度、高耐磨性能以及良好的韌度。

目前，旋轉式壓縮機使用的高耐磨活塞材料主要是高P含量的CrNiMo系合金灰鑄鐵和粉末冶金件（成分為CrMo合金鋼相當），其存在以下問題：

①大量貴合金元素的使用，導致其原材料成本高；

②合金元素的大量加入，需要更高的熱處理溫度，制造成本高；

③合金元素使淬火后的殘留奧氏體數量增加，尺寸安定性差（通常需要增加冷處理工序）；

④以單一、高含量的磷共晶為主要耐磨相，導致脆性加大，裂紋風險高。

發明內容

為克服現有技術中的缺點，本發明的目的是提供一種高耐磨材料，其材料成本低，耐磨性優良

本發明的另一個目的是提供上述高耐磨材料的制造方法，其制造成本低廉。

本發明還有一個目的是將上述高耐磨材料的應用于旋轉式壓縮機用活塞上。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種高耐磨材料，其特征在于：按重量百分比計算，配方含有以下化學成分：

C：2.90～3.60%；Si：1.80～3.0%；Mn：0.40～1.00%；S：≤0.15%；P：0.05～0.45%；B：0.01～0.20%；Cu:≤1.0%；Sn：≤0.06%；Sb：≤0.03%；Fe及不可避免的雜質。

所述的配方還含有Cr、Ni、Mo中的一種或兩種以上混合，其中：Cr：≤1.0%；Mo：≤1.0%；Ni：≤3.0%。

一種高耐磨材料的制造方法，其特征在于包括以下順序步驟：

（1）熔煉：按上述成分配比混合，在1450℃～1600℃溫度范圍進行鐵水熔煉；

（2）孕育處理：將鐵水注入保溫爐內，注入同時使用孕育劑進行隨流孕育；

（3）二次孕育處理:將鐵水由保溫爐注入澆鑄包，注入時在澆鑄包底部放入孕育劑，進行二次孕育處理，保持鐵水澆鑄溫度在1300℃～1540℃；

（4）澆鑄形成毛坯。

所述步驟（4）后，還設有步驟（5）熱處理：依次進行淬火及回火處理。

所述步驟（2）、步驟（3）中的孕育劑為硅鐵或硅鋇孕育劑。

所述步驟（5）中的淬火，爐溫在800℃～900℃，碳勢保持在0.3%～1.2%，保溫時間為40min～90min。

所述步驟（5）中的回火，爐溫在160℃～300℃，保溫60min～120min。

所述步驟（5）中，在淬火之后回火之前，將淬火后的工件進行-40℃以下的深冷處理，保溫時間為30min～60min。

由上述高耐磨材料制得的旋轉式壓縮機用活塞、滑塊或曲軸

包含有上述活塞、滑塊或曲軸的旋轉式壓縮機。

本發明的原材料成本低，通過微合金化技術使合金元素的搭配更合理，降低了對貴合金元素的用量，并具有高耐磨性，P共晶顯微硬度為Hv700～800，而含硼碳化物的顯微硬度可以達到Hv900～1300之間，同時B加入減少了材料耐磨性對單一磷共晶的依賴，B、P混合硬質相分布更彌散均勻，基體強度高；制造成本低廉，可以使用較低的淬火、回火溫度，以及在不增加冷處理工藝的條件下就能使活塞或滑塊力學性能、尺寸安定性滿足旋轉式壓縮機使用要求；在不做熱處理的情況下的到高耐磨性的曲軸，滿足高負荷旋轉式壓縮機的使用要求。以本發明制得的活塞為例，其耐磨性優良，在長期運轉后，活塞各工作面均無明顯磨損，減少了冷媒沿活塞-滑塊先端接觸面的徑向泄露，使壓縮機性能安定性、信賴性提高，同時降低了制造成本，擴大了旋轉式壓縮機用活塞的選材范圍。

附圖說明

圖1是現有技術的壓縮機泵體剖面圖；

圖2是本發明實施例1的活塞石墨形態（金相顯微鏡100×）；

圖3是本發明實施例1的活塞金相顯微組織（金相顯微鏡100×）。

具體實施方式