[发明专利]新型轴承保持架材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属合金材料领域，特别是涉及一种新型轴承保持架材料及其制造方法。

背景技术

轴承作为一种机械常用配件，被广泛应用于家电、航天航空、汽车、机械、仪表制造等各个领域，在现行的生产中，轴承的制造使用的一般都为黄铜以及在其基础上延伸的合金材料。

黄铜是以锌为主要合金元素的铜锌合金。黄铜具有良好的塑性和耐腐蚀性，良好的变形加工性能和铸造性能，在工业中有很强的应用价值。按化学成分的不同，黄铜可分为普通黄铜和特殊黄铜两类。铜锌合金固态下分别存在α、β、γ、σ、ε、η等六个相（见图1）。普通黄铜是Cu-Zn二元合金，α相是Zn在Cu中的固溶体。Zn在Cu中的溶解度变化不同于一般合金，其随温度的降低而增大。在903℃时，Zn的溶解度为32.5%；在456°C，Zn最大溶解度为39.0%。α固溶体有良好的力学性能和加工性能。在铸态，当Zn含量小于32%时，Zn完全溶于α固溶体，起固溶强化作用，黄铜的强度和塑性随Zn含量的增加而升高，直到30%。当Zn含量达到32%时合金组织中出现β相，塑性开始下降。当Zn含量达到36%时，成为（α+β）双相黄铜，铸态下呈两相组织；而强度在Zn=45%附近达到最大值；含Zn更高时，黄铜的组织全部为β’相，强度与塑性急剧下降。

在黄铜中加入锌以外的合金元素所得到一种比普通黄铜的机械性能、工艺性能和抗蚀性更好的铜合金叫特殊黄铜，是机械、造船、热工和化学工业应用最广的一种铜合金。

国内目前关于各种特殊黄铜材料的研制有很多，但是在制造轧路机械、建筑机械等在冲击载荷下工作的大型设备过程中，所使用的特殊黄铜、以及由特殊黄铜制备的高寿命轴承基本都是依靠到德国等发达国家进口；国内所生产的轴承中，其总体力学性能基本没有能达到：Rm≥360Mpa；HB≥80HB；A≥20%的，故研发一种在提高强度、硬度的同时，又能具有良好塑性、韧性和耐磨性的特殊黄铜，以及使用上述特殊黄铜制备高性能、高寿命、价格实惠的轴承为一重大课题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种新型轴承保持架材料及其制造方法，本发明采用多元微合金化的方法，所生产的产品在抗拉强度、硬度、延伸率等重要指标方面均达到甚至超过Rm≥360Mpa；HB≥80HB；A≥20%的同类国际产品，而且还具有良好塑性、韧性和耐磨性，轴承使用寿命长，价格更加实惠。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种新型轴承保持架材料，按重量计算，由下列合金元素成分组成：Cu：57.0-62.0%，Al：0.3-0.7%，Pb：1.0-2.0%，Ni：0.2-0.6%，Fe：0.2-0.5%，Ti：0.15-0.5%，Mo：0.1-0.3%，稀土金属元素：0.1-0.3%，Zn余量。

在本发明一个较佳实施例中，按重量计算，新型轴承保持架材料由下列合金元素成分组成： Cu：59.5-61.0%，Al：0.4-0.6%，Pb：1.2-1.5%，Ni：0.3-0.5%，Fe：0.3-0.5%，Ti：0.3-0.5%，Mo：0.1-0.25%，稀土金属元素：0.1-0.25%，Zn余量。

在本发明一个较佳实施例中，所述的稀土金属元素为Sc或Ce。

在本发明一个较佳实施例中，所述的Mo和Sc的总含量小于等于0.45%。

在本发明一个较佳实施例中，所述的Mo和Ce的总含量小于等于0.40%。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种新型轴承保持架材料的制造方法，按以下步骤进行：

a)：按比例配制原料；

b)：中间合金棒的制备：将Cu与微量合金元素Ni、Fe、Ti、Mo、稀土金属元素的重量配比按照Cu：微量合金元素Ni、Fe、Ti、Mo、稀土金属元素为1.8-3：1的比例放入真空熔炼炉内熔炼，待全部熔化后在1250℃保温15-22分钟后浇注、空冷制得中间合金棒，其中，真空为：10^-1Pa；

c)：合金熔炼步骤：将剩余Cu和中间合金棒一齐放入炉内加热熔炼，全部熔化后，在1250℃保温8-15分钟，随后开始降温，待温度降至970℃时，开始依次加入Zn、Pb、Al搅拌，随后升至浇铸温度1030℃保温8-15分钟开始浇铸、成型。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种新型轴承保持架材料的制造方法，按以下步骤进行：

a)：按比例配制原料；

b)：在前述配料下，增加0.13-0.18%的Al元素和0.18-0.32%Fe元素重量；