专利名称：多元耐磨铜合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及有色合金，特别是关于含铜、锌、铝、硅、锰、锡、钴、铍、稀土等元素的多元耐磨铜合金。适用于制作轧机等机械设备的耐磨另部件(如轧机提升螺母、轧机万向接轴月牙衬垫等)。
现有的轧机万向接轴月牙衬垫、轧机提升螺母等另部件一直沿用锡青铜、铝青铜(成份见表1)等铜合金材料，其使用寿命较低，如板带轧机万向接轴月牙衬垫的使用寿命为4～7天，Φ750轧机提开螺母的使用寿命为7天。更换频繁，铜合金耗量大，也影响轧机的作业率。
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，提供一种高强韧性、高耐磨性的铜合金，提高轧机耐磨另部件(如轧机万向接轴月牙衬垫、轧机提升螺母等)的使用寿命，提高轧机的作业率。
本发明的目的可以通过以下措施来达到本发明是一种多元耐磨铜合金(成份见表1)，含有铜、锌、铝、硅、锰、锡、钴、铍、稀土等元素，其化学组成为(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。
本发明多元耐磨铜合金的熔制工艺在坩埚中熔炼，当坩埚呈暗红(700～800℃)加入Cu和Zn，Mn、Al、Si、Co、Be等元素以中间合金形式加入，待全部熔化后加入Sn，出炉前加入稀土，出炉温度为1050℃～1100℃。
本发明多元耐磨铜合金的浇铸工艺采用金属模或砂模(干型)铸造，金属模预热温度为150℃，浇注温度为960～1000℃。
本发明多元耐磨铜合金的成份含量范围根据下述理由确定锌Zn对合金的耐磨性有重大影响，使基体呈β相，其耐磨性优良，但韧性较差，为得到优良的耐磨性和韧性，基体相应为α+β相，α相是面心立方结构，塑性较好，当Zn的含量小于20%时，耐磨性较差，当Zn的含量大于35%时，易出现γ相组织，使韧性降低。因此，Zn的含量应在20～35%范围内。
铝Al是增强母相强度，起固溶、强化作用的元素，当铝的含量小于2%时，强化效果不显著，超过9%时，改变母相的晶体结构，使熔铸工艺变得复杂。因而，将铝的含量控制在2～8%之间。
硅和锰Mn和Si可形成Mn5Si3金属间化合物，显微硬度较高，当均匀弥散在基体中时可显著提高材料的耐磨性能，当Mn5Si3的含量小于1%时，效果不明显，若超过10%时，使材料的韧性降低。锰元素除上述作用外，还可强化基体。因而，将锰的含量控制在4～15%，硅含量控制在1.0～4.0%范围内。
钴Co可以显著提高合金的强度和耐疲劳性能，且可细化晶粒，阻止粗大的mn-Si金属间化合物生成o当Co的含量小于0.2%时，效果不明显，当Co的含量超过0.7%时，效果不再增强，因Co的价格高，故Co的含量控制在0.3～0.5%的范围内。
锡Sn可以固溶强化合金，提高合金的耐磨性，当Sn的含量小于1%时，效果不明显，当Sn的含量超过10%时，铸件偏析严重，故将Sn的含量控制在2～6%范围内。
铍Be的原子半径小，在基体中起间隙固溶强化作用，当Be的含量小于0.1%时，作用不明显，当Be的含量大于2%时，作用不再明显增强，由于Be的价格较高，因而，将Be的含量控制在0.2～1.0%范围内。
稀土RE元素在合金中起细化晶粒、纯净组织的作用，RE元素可与低熔点有害元素如Pb、Bi形成高熔点的化合物，弥散分布在合金中起结晶晶核作用，当RE含量小于0.03%时，作用不明显，当RE含量大于0.2%时，使熔液粘度增加，不利于浇铸，因而，将RE元素的含量控制在0.05～0.2%范围内。
实施例1用本发明多元耐磨铜合金制作某轧钢厂Φ750轧机的提升螺母，其化学成份为Cu61%，Al4%，Mn4%，Si1.2%，Co0.5%，Be0.2%，Sn3%，RE0.1%，余量为Zn，采用坩埚熔制，1050℃出炉，1000℃金属模浇铸成坯后，机加工成型。其使用寿命达60天，比原ZQAl10-4-4铝青铜的轧机升降螺母(使用寿命为7天)使用寿命提高近8倍。
实施例2用本发明多元耐磨铜合金，制作某轧钢厂1700半连轧机万向接轴月牙衬垫，其化学成份(重量%)Cu55%、Al4.5%、Mn4.5%、Si1.5%、Sn3.0%、Be0.2%、RE0.1%、Co0.4%、余量为Zn。采用焦碳坩埚炉熔炼，出炉温度1050℃，浇注温度960～1000℃，浇铸成坯后，经机加工成型。经使用证明，其使用寿命达24天，比原铝青铜月牙衬垫(使用寿命4～7天)提高3～5倍左右。
积极效果采用本发明多元耐磨铜合金制作的轧机提升螺母，使用寿命为60天，比原铝青铜提升螺母使用寿命(7天)提高8倍左右。本发明多元耐磨铜合金制作的轧机万向接轴月牙衬垫，使用寿命为24天，比原铝青铜月牙衬垫使用寿命(4～7天)提高3～6倍左右。可明显提高轧机的作业率和减轻工人的劳动强度，经济效益显著。
权利要求
1.一种多元耐磨铜合金；其特征是化学组成为(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
本发明涉及有色合金，特别是关于含铜、锌、铝、硅、锰、锡、钴、铍、稀土等元素的多元耐磨铜合金。适用于制作轧机等机械设备的耐磨零部件(如大型轧机万向接轴月牙衬垫、轧机提开螺母等)。用本发明多元耐磨铜合金制作的大型轧机提升螺母的使用寿命为60天，比原ZQA110-4-4铝青铜提开螺母使用寿命(7天)提高8倍左右。本发明多元耐磨铜合金制作的万向接轴月牙衬垫的使用寿命为24天，比原铝青铜月牙衬垫使用寿命(4～7天)提高3～6倍左右，是一种性能优良的轧机耐磨零部件材料。
文档编号C22C9/04GK1044302SQ8910521
公开日1990年8月1日 申请日期1989年1月17日 优先权日1989年1月17日
发明者王凤德, 公茂秀, 秦绪波, 崔庆礼, 王玉集 申请人:山东省冶金设计研究院