[发明专利]一种高耐磨材料及其制造方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及压缩机材料领域，特别是一种高耐磨材料及其制造方法和应用。

背景技术

旋转式压缩机由于其效率高、体积小及重量轻的特点，得到了广泛的应用。现有的旋转式压缩机的泵体一般由滑块1、弹簧2、活塞3、汽缸4、曲轴5及上下轴承组成，如图1所示。作为压缩机泵体的重要部品—活塞3，在曲轴5的带动下进行高速偏心旋转，同时，在弹簧2的推动力下，滑块1的先端面始终与高速偏心旋转的活塞3外圆周面紧密贴合形成摩擦副，该摩擦副为线接触，接触面压极高，且该摩擦副长期处于少油的临界润滑状态，导致其接触部位极易发生磨损。因此，对于活塞材料的选取，需要其具有高硬度、高耐磨性能以及良好的韧度。

目前，旋转式压缩机使用的高耐磨活塞材料主要是高P含量的CrNiMo系合金灰铸铁和粉末冶金件（成分为CrMo合金钢相当），其存在以下问题：

①大量贵合金元素的使用，导致其原材料成本高；

②合金元素的大量加入，需要更高的热处理温度，制造成本高；

③合金元素使淬火后的残留奥氏体数量增加，尺寸安定性差（通常需要增加冷处理工序）；

④以单一、高含量的磷共晶为主要耐磨相，导致脆性加大，裂纹风险高。

发明内容

为克服现有技术中的缺点，本发明的目的是提供一种高耐磨材料，其材料成本低，耐磨性优良

本发明的另一个目的是提供上述高耐磨材料的制造方法，其制造成本低廉。

本发明还有一个目的是将上述高耐磨材料的应用于旋转式压缩机用活塞上。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种高耐磨材料，其特征在于：按重量百分比计算，配方含有以下化学成分：

C：2.90～3.60%；Si：1.80～3.0%；Mn：0.40～1.00%；S：≤0.15%；P：0.05～0.45%；B：0.01～0.20%；Cu:≤1.0%；Sn：≤0.06%；Sb：≤0.03%；Fe及不可避免的杂质。

所述的配方还含有Cr、Ni、Mo中的一种或两种以上混合，其中：Cr：≤1.0%；Mo：≤1.0%；Ni：≤3.0%。

一种高耐磨材料的制造方法，其特征在于包括以下顺序步骤：

（1）熔炼：按上述成分配比混合，在1450℃～1600℃温度范围进行铁水熔炼；

（2）孕育处理：将铁水注入保温炉内，注入同时使用孕育剂进行随流孕育；

（3）二次孕育处理:将铁水由保温炉注入浇铸包，注入时在浇铸包底部放入孕育剂，进行二次孕育处理，保持铁水浇铸温度在1300℃～1540℃；

（4）浇铸形成毛坯。

所述步骤（4）后，还设有步骤（5）热处理：依次进行淬火及回火处理。

所述步骤（2）、步骤（3）中的孕育剂为硅铁或硅钡孕育剂。

所述步骤（5）中的淬火，炉温在800℃～900℃，碳势保持在0.3%～1.2%，保温时间为40min～90min。

所述步骤（5）中的回火，炉温在160℃～300℃，保温60min～120min。

所述步骤（5）中，在淬火之后回火之前，将淬火后的工件进行-40℃以下的深冷处理，保温时间为30min～60min。

由上述高耐磨材料制得的旋转式压缩机用活塞、滑块或曲轴

包含有上述活塞、滑块或曲轴的旋转式压缩机。

本发明的原材料成本低，通过微合金化技术使合金元素的搭配更合理，降低了对贵合金元素的用量，并具有高耐磨性，P共晶显微硬度为Hv700～800，而含硼碳化物的显微硬度可以达到Hv900～1300之间，同时B加入减少了材料耐磨性对单一磷共晶的依赖，B、P混合硬质相分布更弥散均匀，基体强度高；制造成本低廉，可以使用较低的淬火、回火温度，以及在不增加冷处理工艺的条件下就能使活塞或滑块力学性能、尺寸安定性满足旋转式压缩机使用要求；在不做热处理的情况下的到高耐磨性的曲轴，满足高负荷旋转式压缩机的使用要求。以本发明制得的活塞为例，其耐磨性优良，在长期运转后，活塞各工作面均无明显磨损，减少了冷媒沿活塞-滑块先端接触面的径向泄露，使压缩机性能安定性、信赖性提高，同时降低了制造成本，扩大了旋转式压缩机用活塞的选材范围。

附图说明

图1是现有技术的压缩机泵体剖面图；

图2是本发明实施例1的活塞石墨形态（金相显微镜100×）；

图3是本发明实施例1的活塞金相显微组织（金相显微镜100×）。

具体实施方式