离心铸造高铅青铜铅偏析研究

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随机械设备大型化的发展对重要零件的要求更为严格。轴承和轴瓦作为冶金、电力、矿山等大型设备重要的耐磨零件,在生产工作中既承受较大压力、冲击载荷以及交变应力,还要经受摩擦、磨损、较高温度的作用和多种介质的对其的腐蚀作用。普通的锡基和铅基巴氏合金、铸铁基轴瓦材料已经不能满足使用要求。高铅青铜合金具有优良的干摩擦性能、高导热性、抗疲劳性以及抗咬合性能,目前被广泛应用于低速重载轴承轴瓦中。通过查阅大量相关文献,对高铅青铜合金的研究和进展有了更进一步认识,掌握了高铅青铜合金制备关键技术。本文制备高铅青铜的方法合金的方法为离心铸造,对离心铸造工艺参数中的离心机转速、浇注温度、铸型预热温度、铸件出型温度等进行了研究,分析铅含量和S、稀土含量对高铅青铜合金铅偏析、微观结构和性能的影响,确定了离心铸造高铅青铜合金制备最佳工艺参数。对不同铅含量、S含量和稀土含量高铅青铜合金的微观形貌进行观察和分析。结果表明:未加S时离心铸造高铅青铜合金铅偏析严重,铅呈块状及条带状集中分布;加入S时,铅偏析得到有效控制。随着S加入量的增加,形成Cu2S化合物均匀分布在晶界上成为结晶核心,Cu2S不断增加连络最终成网络状,阻碍了铅的偏析。加入3.0%S时,铅偏析程度最小,铅分布均匀,晶粒得到细化;加入稀土后,使合金中呈条状或块状的Pb转变成点状或圆球状,呈弥散状态均匀分布。随着稀土加入量的增加,铅偏析程度减小。加入2.0%稀土后,铅偏析基本得到改善,铅呈点状分布均匀。对高铅青铜的组织和性能进行对比。微观组织:加入S元素,铅主要呈均匀点状分布;加入稀土,铅粒粒度较大,主要呈圆球状。硬度:当S加入量为3.0%时(既改善铅偏析效果的最佳加入量),硬度由44.2增加到52.7;加入稀土则硬度有所增加,增加幅度不大,稀土加入量为2.0%时,硬度仅为46.7。密度:两者密度差别不大。当S加入量为3.0%时,9.123g/cm3;稀土加入量为2.0%时,9.108g/cm3。
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