[發明專利]一種自潤滑-自硬化鐵基軸承材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911070531.7
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN111041338A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 杜玉洲;蔣百鈴
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/08;C22C37/04;C22C33/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 燕肇琪

本發明公開的一種自潤滑?自硬化鐵基軸承材料及其制備方法，一按照質量分數，由以下組分組成：C、3.2％?3.9％，Si、1.8％?2.8％，Mn、0.1％?0.2％，P≤0.015％，S≤0.015％，Cr≤0.6％，Cu≤0.8％，Ni≤1.0％，其他合金元素≤1.0％，余量為Fe，上述各組分的質量百分比之和為100％；所述鐵基軸承材料中碳當量為4.3wt.％。本發明制備的鐵基軸承材料具有高強度、自潤滑和高耐磨特性；本發明制備方法規避了高碳鉻軸承鋼的鍛造和復雜的熱處理工序、滲碳軸承鋼的表面滲碳工序，顯著降低材料的制造成本，有很好的實用價值。

技術領域

本發明屬于軸承材料技術領域，具體涉及一種自潤滑-自硬化鐵基軸承材料，本發明還涉及一種自潤滑-自硬化鐵基軸承材料的制備方法。

背景技術

軸承在工作時會承受拉伸、壓縮、剪切、彎曲、交變等復雜的高應力作用，因此軸承材料需要具有高強度、高硬度、高耐磨、高接觸疲勞強度等性能。采用介質潤滑降低材料的磨損率，無法滿足高速運轉的精密軸承對高精度的要求，因此發展具有自潤滑特性的軸承材料至關重要。

目前，軸承材料以高碳鉻軸承鋼和滲碳軸承鋼為主。高碳鉻軸承鋼服役狀態的組織為：回火馬氏體及其上均勻分布的細小碳化物，這種組織特征具有高的強韌性，使用時需要介質潤滑，缺乏潤滑狀態下，使用極易出現磨損失效。滲碳軸承鋼通過在表面形成一層高碳馬氏體硬質層而獲得高硬度，但是其也存在著潤滑難題。

石墨具有六方晶系的晶體結構，與基礎面平行的面間結合力弱，所以其面間容易剪切，亦即摩擦力小，同時能夠支持垂直于基礎面的負荷，所以承載能力強，摩擦系數小，是固體潤滑劑的最佳材料。另外，由于石墨極易滲入緊密吻合的滑動或轉動部件間起潤滑作用。因此在鐵基體中嵌入具有自潤滑特性的游離態石墨則是制備具有自潤滑特性軸承材料的有效途徑之一。此外，鋼質軸承材料的使用狀態多為淬火態或淬火回火態，往往會存在部分未轉變的奧氏體，這種奧氏體組織在接觸應力作用下會轉變為馬氏體，能有效提高材料的硬度。

因此，本發明利用游離態石墨的自潤滑特性和殘余奧氏體在接觸應力作用下的自硬化特性，制備出一種具有自潤滑-自硬化的鐵石墨系軸承材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種自潤滑-自硬化鐵基軸承材料，解決了鋼質軸承材料潤滑性差、硬度低的問題。

本發明的目的還提供一種自潤滑-自硬化鐵基軸承材料的制備方法。

本發明所采用的技術方案是，一種自潤滑-自硬化鐵基軸承材料，按照質量分數，由以下組分組成：C、3.2％-3.9％，Si、1.8％-2.8％，Mn、0.1％-0.2％，P≤0.015％，S≤0.015％，Cr≤0.6％，Cu≤0.8％，Ni≤1.0％，其他合金元素≤1.0％，余量為Fe，上述各組分的質量百分比之和為100％；所述鐵基軸承材料中碳當量為4.3wt.％。

本發明的特征在于，

鐵基軸承材料強度不低于GCr15軸承鋼的強度。

鐵基軸承材料的球墨數密度不低于300/mm²。

本發明的另一個技術方案是，一種自潤滑-自硬化鐵基軸承材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將預設物料在感應爐中熔化，得到鐵水；

按照質量分數，預設物料由以下組分組成：C、3.2％-3.9％，Si、1.8％-3.0％，Mn、0.1％-0.2％，P≤0.015％，S≤0.015％，Cr≤0.6％，Cu≤0.8％，Ni≤1.0％，其他合金元素≤1.0％，余量為Fe，上述各組分的質量百分比之和為100％，預設物料的碳當量保持在4.3wt.％；

步驟2，向步驟1中的鐵水中加入孕育劑和球化劑，得到熔融態液體；