專利名稱：多元耐磨銅合金的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有色合金，特別是關于含銅、鋅、鋁、硅、錳、錫、鈷、鈹、稀土等元素的多元耐磨銅合金。適用于制作軋機等機械設備的耐磨另部件(如軋機提升螺母、軋機萬向接軸月牙襯墊等)。
現(xiàn)有的軋機萬向接軸月牙襯墊、軋機提升螺母等另部件一直沿用錫青銅、鋁青銅(成份見表1)等銅合金材料，其使用壽命較低，如板帶軋機萬向接軸月牙襯墊的使用壽命為4～7天，Φ750軋機提開螺母的使用壽命為7天。更換頻繁，銅合金耗量大，也影響軋機的作業(yè)率。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種高強韌性、高耐磨性的銅合金，提高軋機耐磨另部件(如軋機萬向接軸月牙襯墊、軋機提升螺母等)的使用壽命，提高軋機的作業(yè)率。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達到本發(fā)明是一種多元耐磨銅合金(成份見表1)，含有銅、鋅、鋁、硅、錳、錫、鈷、鈹、稀土等元素，其化學組成為(重量%)Cu50.0～70.0、Zn15.0～35.0、Al2.0～8.0、Si1.0～4.0、Mn4.0～15.0、Sn2.0～6.0、Co0.3～0.5、Be0.2～1.0、RE0.05～0.2。
本發(fā)明多元耐磨銅合金的熔制工藝在坩堝中熔煉，當坩堝呈暗紅(700～800℃)加入Cu和Zn，Mn、Al、Si、Co、Be等元素以中間合金形式加入，待全部熔化后加入Sn，出爐前加入稀土，出爐溫度為1050℃～1100℃。
本發(fā)明多元耐磨銅合金的澆鑄工藝采用金屬?；蛏澳?干型)鑄造，金屬模預熱溫度為150℃，澆注溫度為960～1000℃。
本發(fā)明多元耐磨銅合金的成份含量范圍根據(jù)下述理由確定鋅Zn對合金的耐磨性有重大影響，使基體呈β相，其耐磨性優(yōu)良，但韌性較差，為得到優(yōu)良的耐磨性和韌性，基體相應為α+β相，α相是面心立方結構，塑性較好，當Zn的含量小于20%時，耐磨性較差，當Zn的含量大于35%時，易出現(xiàn)γ相組織，使韌性降低。因此，Zn的含量應在20～35%范圍內(nèi)。
鋁Al是增強母相強度，起固溶、強化作用的元素，當鋁的含量小于2%時，強化效果不顯著，超過9%時，改變母相的晶體結構，使熔鑄工藝變得復雜。因而，將鋁的含量控制在2～8%之間。
硅和錳Mn和Si可形成Mn5Si3金屬間化合物，顯微硬度較高，當均勻彌散在基體中時可顯著提高材料的耐磨性能，當Mn5Si3的含量小于1%時，效果不明顯，若超過10%時，使材料的韌性降低。錳元素除上述作用外，還可強化基體。因而，將錳的含量控制在4～15%，硅含量控制在1.0～4.0%范圍內(nèi)。
鈷Co可以顯著提高合金的強度和耐疲勞性能，且可細化晶粒，阻止粗大的mn-Si金屬間化合物生成o當Co的含量小于0.2%時，效果不明顯，當Co的含量超過0.7%時，效果不再增強，因Co的價格高，故Co的含量控制在0.3～0.5%的范圍內(nèi)。
錫Sn可以固溶強化合金，提高合金的耐磨性，當Sn的含量小于1%時，效果不明顯，當Sn的含量超過10%時，鑄件偏析嚴重，故將Sn的含量控制在2～6%范圍內(nèi)。
鈹Be的原子半徑小，在基體中起間隙固溶強化作用，當Be的含量小于0.1%時，作用不明顯，當Be的含量大于2%時，作用不再明顯增強，由于Be的價格較高，因而，將Be的含量控制在0.2～1.0%范圍內(nèi)。
稀土RE元素在合金中起細化晶粒、純凈組織的作用，RE元素可與低熔點有害元素如Pb、Bi形成高熔點的化合物，彌散分布在合金中起結晶晶核作用，當RE含量小于0.03%時，作用不明顯，當RE含量大于0.2%時，使熔液粘度增加，不利于澆鑄，因而，將RE元素的含量控制在0.05～0.2%范圍內(nèi)。
實施例1用本發(fā)明多元耐磨銅合金制作某軋鋼廠Φ750軋機的提升螺母，其化學成份為Cu61%，Al4%，Mn4%，Si1.2%，Co0.5%，Be0.2%，Sn3%，RE0.1%，余量為Zn，采用坩堝熔制，1050℃出爐，1000℃金屬模澆鑄成坯后，機加工成型。其使用壽命達60天，比原ZQAl10-4-4鋁青銅的軋機升降螺母(使用壽命為7天)使用壽命提高近8倍。
實施例2用本發(fā)明多元耐磨銅合金，制作某軋鋼廠1700半連軋機萬向接軸月牙襯墊，其化學成份(重量%)Cu55%、Al4.5%、Mn4.5%、Si1.5%、Sn3.0%、Be0.2%、RE0.1%、Co0.4%、余量為Zn。采用焦碳坩堝爐熔煉，出爐溫度1050℃，澆注溫度960～1000℃，澆鑄成坯后，經(jīng)機加工成型。經(jīng)使用證明，其使用壽命達24天，比原鋁青銅月牙襯墊(使用壽命4～7天)提高3～5倍左右。
積極效果采用本發(fā)明多元耐磨銅合金制作的軋機提升螺母，使用壽命為60天，比原鋁青銅提升螺母使用壽命(7天)提高8倍左右。本發(fā)明多元耐磨銅合金制作的軋機萬向接軸月牙襯墊，使用壽命為24天，比原鋁青銅月牙襯墊使用壽命(4～7天)提高3～6倍左右?？擅黠@提高軋機的作業(yè)率和減輕工人的勞動強度，經(jīng)濟效益顯著。
權利要求
1.一種多元耐磨銅合金；其特征是化學組成為(重量%)Cu50.0～70.0Zn20.0～35.0Al2.0～8.0Mn4.0～15.0Si1.0～4.0Sn2.0～6.0Co0.3～0.5Be0.2～1.0RE0.05～0.全文摘要
本發(fā)明涉及有色合金，特別是關于含銅、鋅、鋁、硅、錳、錫、鈷、鈹、稀土等元素的多元耐磨銅合金。適用于制作軋機等機械設備的耐磨零部件(如大型軋機萬向接軸月牙襯墊、軋機提開螺母等)。用本發(fā)明多元耐磨銅合金制作的大型軋機提升螺母的使用壽命為60天，比原ZQA110-4-4鋁青銅提開螺母使用壽命(7天)提高8倍左右。本發(fā)明多元耐磨銅合金制作的萬向接軸月牙襯墊的使用壽命為24天，比原鋁青銅月牙襯墊使用壽命(4～7天)提高3～6倍左右，是一種性能優(yōu)良的軋機耐磨零部件材料。
文檔編號C22C9/04GK1044302SQ8910521
公開日1990年8月1日 申請日期1989年1月17日 優(yōu)先權日1989年1月17日
發(fā)明者王鳳德, 公茂秀, 秦緒波, 崔慶禮, 王玉集 申請人:山東省冶金設計研究院