本发明属于铜基合金。主要适用于受力复杂,且经受冲击等的零部件。 象凿岩机螺旋母之类的部件,在工作中受力复杂,每分钟要经受1800~2600次的冲击,并受到扭力作用。为此,要求其材料不仅要具有较高的机械强度,良好的减摩性和耐磨性,而且还要具有一定的冲击韧性。
现有的耐磨耐冲击材料中,有传统的QSn7-0.2锡磷青铜材料。该材料受成分限制,耐磨性较差,制成的零部件的使用寿命仅为10~15天。日本专利申请昭58-11502介绍了一种烧结铁基材料,其化学成分(重量%)为:Mo2~6%,Sn 0.5~5%,P 0.3~0.6%,C 1~2%,Cu 5~10%,余为Fe。该材料虽可获得较高的硬度,且摩擦系数和磨损量均优于QSn7-0.2材料,但使用寿命短。其主要原因是由于该材料的延伸率低,冲击韧性差,在凿岩机的工作条件下易产生疲劳裂纹,使磨损加速所致。
本发明的目的在于提供一种不仅抗拉强度和延伸率高,而且冲击韧性良好的耐磨耐冲击的铜基合金。
基于上述目的,本发明铜基合金的化学成分(重量%)为:Sn6~10%,P 0.3~1.2%,Sb 0.6~0.9%,余为Cu。
合金中,增加了Sn的含量,以便提高耐磨性和冲击韧性。P的含量控制在0.3~1.2%,P≥0.3%,是为了获得较高的抗拉强度和延伸率,并产生硬而耐磨地Cu3P化合物;但如果P>1.2%,则易使合金变脆,影响其冲击性能。为了获得良好的减摩性,合金中加入了0.6~0.9%Sb。
附图为本发明的显微组织照片。图中A(白色部分)为含Sb的α相为本合金的基体;B(淡兰色)是弥散分布的Cu3P化合物;C(黑色部分)为硬颗粒Cu3P在制样时因腐蚀而脱落所留下的痕迹。α相是一种软基体,具有良好的机械性能,由于含有一定量的Sb,使合金的减摩性进一步提高,并改善了冲击韧性;Cu3P是硬而耐磨的化合物,它与基体相结合,构成了耐磨耐冲击的组织。这是现有技术所不及的。
本发明采用粉末冶金制造方法进行生产。其具体工艺如下:
首先按照化学成分范围进行配料,混合均匀后,装入模中压制成一定形状的压坯,并送入炉中在800~900℃下预热,在热状态下,再进行热压,即压制成所需形状和尺寸的坯料,最后冷加工成产品。
通过粉末冶金烧结方法所制取的本发明铜基合金,其密度≥8.4g/Cm3,抗拉强度≥300N/mm2,延伸率≥12%,冲击韧性≥70J/cm2,硬度HB≥110。
与现有的同类合金相比,本发明不仅具有较高的强度和硬度,而且还具有良好的延伸率和冲击韧性。
利用本发明合金可以制成各种类型凿岩机螺旋母和转动套,以及要求耐磨耐冲击的其它机械的零部件,满足冶金、煤炭、铁路、水利建设以及国防工程等采掘工业发展的需要。
实施例
根据本发明所述的化学成分范围,采用粉末冶金烧结方法,试制了五批本发明铜基合金。五批合金的化学成分和力学性能分别列入表1和表2。
表1 实施例的化学成分(重量%)炉号SnSbPCu123456108970.90.60.60.80.71.20.80.50.31.0其余其余其余其余其余
表2 实施例的力学性能炉号密度g/Cm3硬度HB抗拉强度N/mm2延伸率%冲击韧性J/cm2123458.408.408.408.408.4013112112111013047246038134646712.012.312.914.012.17071727671