氧化铬对铁基粉末冶金摩擦材料性能的影响.pdf

第 3 5卷第 6期 2 0 1 3年 1 1 月 上海金属 S HANGHA I M E TAI 』 S Vo 1 ． 3 5，No ． 6 No v e mb e r ，2 01 3 2 7 氧化铬对铁基粉末冶金摩擦材料性能的影响 李义 王兴庆洪新闰保碉李心林 上海 大学 材料科学 与工程学院 ， 上海 2 0 0 0 7 2 【 摘要】 研究了氧化铬对铁基粉末冶金摩擦材料的机械强度和显微组织的影响。结果表 明 从试样的机械性能来看， C r 0 添加超过一定的量是 不利的， 但从显微 结构来看 ， 随着 C r 0 含量的增加 ， 材料的晶粒细化 ， 并且 出现了细晶区， 而且 c r 0 在铁基摩擦材料 中可以充 “-3润滑 组元， 同时也是硬质点， 这对于摩擦特性来说是有利的。综合考虑选择 4 ％ C r O 是 可以接 受 的 ， 这既不会 降低材料的机械强度 ， 叉可以增加材料表面的光滑程度和耐磨性 。 【 关键词】 铁基粉末冶金摩擦材料晶粒细化润滑组元机械强度 I NFLUENCE oF Cr 2 O3 ON PRoPERTI ES oF I RoN BAS ED PoW DER M ETALLURGY FRI CTI oN M ATERI ALS Li Yi W a n g Xi n g q i n g Ho ng Xi n Ya n Ba o y u e L i Xi n l i n S c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ， S h a n g h a i U n i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 0 0 7 2 ， C h i n a 【 A b s t r a c t 】 T h e i n fl u e n c e o f C r 2 0 3 o n m e c h a n i c a l s t r e n g t h a n d m i c r o s t r u c t u r e s o f ir o n b a s e d p o wd e r me t a l l u r g y fri c t i o n ma t e r i a l s wa s r e s e a r c h e d ．Th e r e s ul t s s ho we d t h a t Cr 2 03 a d d e d mo r e t h a n a c e r t a i n a mo u n t wa s d i s a d v a n t a g e 0 us t o t h e me c h a n i c a l pr o p e r t i e s o f s a mp l e ． Ho we v e r fro m t h e mi c r o s c o p i c s t r u c t u r e ，t h e i n c r e a s i n g o f C r 2 03 w o u l d r e f i n e t h e g r a i n s t o f o r m t h e r e fi n e d g r a i n z o n e i n i r o n b a s e d p o wd e r me t a l l u r g y fri c t i o n ma t e r i a l s，a n d Cr 2 O3 c o u l d a c t a s a r o l e o f l u b r i c a nt c o mp o n e n t i n t he i r o n b a s e d f r i c t i o n ma t e r i a l s ．Th o s e we r e a l s o t h e h a r d n e s s s p o t s whi c h we r e a d v a n t a g e t o t h e fri c t i o n c h a r a c t e r i s t i c s ． Co mp r e h e n s i v e l y c o ns i d e r i n g，t h e 4％Cr 2 O3 a mo u n t wa s a c c e p t a b l e b e c a u s e t h i s wo u l d n o t r e d u c e t h e me c ha ni c a l s t r e ng t h， b u t i n c r e a s e t h e s mo o t h n e s s o f t h e ma t e r i a l s a n d a br a s i o n r e s i s t a n c e ． 【 K e y Wo r d s 】 I r o n - B a s e d P o w d e r M e t a l l u r g y F r i c t i o n M a t e r i a l s ，G r a i n R e fi n e m e n t ， L u br i c a t i o n Co mp o ne n t s，Me c ha n i c a l S t r e n g t h 不锈钢粉尘 中含有 大量 的 N i 、 C r 、 F e等有 价 金属 ， 是宝贵的金属 资源， 弃之可惜 ， 而且 目前的 填埋弃置因重金属易被雨水或地下水浸出造成环 境污染 ，在美 国已被美 国环保局列为有害废物 。 不锈钢粉尘包括 电弧炉粉尘和 A O D ／ V O D粉尘中 的 N i 、 c r 、 F e以及其它元 素如 s i 、 C、 Mn 、 Mg 、 P b 、 z n等 ， 如何被利用 已成为世界性的研究课题_ l J 。 一 些钢铁工业发达的国家如美国 、 日本 、 加拿大和 欧洲一直致力于不锈钢粉尘的利用 研究 ， 开发出 了许多不锈钢粉尘 的处理工艺 ， 但 已经投入 了工 业应用不多 ， 大多数 尚处于研究开发或实验室阶 段。现阶段主要的工艺是对有 回收价值的粉尘采 用直接 回收 J ， 对无 回收价值 的粉 尘则采用 固 化处理 。直接回收法对于镍铬等有价金属含量 较高的粉尘， 具有经济价值和降低或消除粉尘对 环境危害的社会效应 ， 但对于镍铬含量较低 的不 锈钢粉尘 ，经济上是不可行的 』 。 由于不锈钢粉尘 中含有较多的 F e 、 c r 、 N i 等 作者简介 李义， 男， 硕士， 主要从事粉末冶金方面的研究， E m a i l l i y i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 1 6 3 ． C O IT I 3 0 上海金属 笫 3 5卷 C 0 0 图 5 不 同 C r O ，含量试 样 的硬度 曲线 g ．5 Ha r d n e s s C u 1 we s a mp l e s wi t h d i f f e r e n t int e n t o f CI ’1 03 图 6不同 C r ， 0 含 量试 样 的 密度 曲 线 Fi g．6 De n s i t y c hi v e o f s a mp l e s wi t h di f f mnt c o n t e n t o f Cr 2 O3 显下降。由于随着氧化铬含量的增加 ， 试样 的密 度在逐渐地降低 如图 6所示 ， 虽然 C r ， O 添加 住理 论 E会 提 高 材 料 的 整 体 硬 度 ， 但 由于 随 C r ， ’ 的增加 ， 斌样 的致 密性 在降 低 、 孑 L 隙 在增 多， 导致试样 比较疏 松， 因而其实际 的硬 度在 降 低， 并且 材料 的强度也 急剧下 降。总体来 说 ， 在 C r ， O 含量到达 4 ％之前 ， 试样的强度和硬度降低 较为不 明显， 超过了 4 ％下降很 明显。所 以从 机 械性能上来看 ， 4 ％ 的 C r ， 0 对粉末冶金摩擦材料 的影响是比较小的， 是可以接受的含量 。 从试样的机械性能来 看 ， C r ， O 添加 超过一 定的量是不利的， 但从显微结构来看 ， 随着 C r O 含链的增加 ， 材料的 晶粒细化 ， 并且 出现 了细 晶 ，并且 C r ， O 在铁基摩擦材料 中可 以充当润滑 组元 ， 也是硬质点。这对于摩擦特性来说是有利 的。综合考虑选择 4 ％ C r ， O 是可接受 的， 这既 不会降低材料的机械强度 ， 义可 以增加材料表面 的光滑程度和耐磨性 。 3 结论 1 随着 C r O 含量 的增加 ， 试样 的晶粒 变 细 ， 而且 出现了小的晶粒区 ， 这表明 C r ， O 添加抑 制了铁晶粒之间的聚集长大 ， 这种抑制作 用随着 C r ， O 含量的增 高变得 更为明 显， 故此 铁 晶体细 化 。 2 在 C r O 含量到达 4 ％之前 ， 试样 的抗弯 强度和硬度降低不明显 ， 超过了 4 ％下降很明显 ． 3 从试样的机械性能来看 ， C r ， O 添加超过 一 定的量是不利的 ， 但 从显微结构看 ， 随着 C r 2 O 含量的增 加 ， 材料 的晶粒细化 ， 并且 出现 I 7 细 品 区， 并H C r ， O 在铁基摩擦材料 中可以允当润滑 组无 ， 『 而且也是硬质点。这对于摩擦 特性来 说是 有利 的。综合考虑选择 4 ％ C r ， O 是可接受 的， 这既不会降低材料的机械强度 ， 义可 以增加材料 表面的光滑程度和耐磨性 。 参考文献 I-彭 兵， 张传 福． 电弧炉粉 尘球 刚 I } 等温还 原 的动 J 研 究 l J ] ． 北 ， 『l _ 业大 学报 ． 2 0 0 0 3 5 2 5 8 ． 【2 P e n g B ，L o 1 e l J ，K o z i n s k i tJ A， a 1 ．N o n - is o t h e t l h a [ I e d u l io n k in e t i s o f EA F d u s t b a s e d p e l l e t s l J ] ．C I M B U I L E F I N， 2 0 0 I ， 9 4t 0 4 9 6 4 - 7 0 3 J l ,o h e l J ，P e n g B，B o u r a s s a M，e t a 1 ．P i l o t s c a l e D i r e c t Re e y c l i n g o f F l u e 1 u s t Ge n e r a t e I i n E l e e l r k 。 Sta i n l e s s S t e e h n a k i n g 1 1 J ] ．1 r I 1n a n 1 S t e e h n a k e r ，2 0 0 0， 2 7 1 41 4 5． 1 4 ]L o b e l J ．P e n g B，B o rna N N a M， t d 1 ． 1 t s 。a le D ‘ ‘ I R e c y d in g『 1 f F l u e Du s t Ge n e l a te d i l l El e c t r i S t a i n l e s s S t e e h n a k i n g 1 [C ／ ／ 5 7 t h E l e c t , i c F mI l it C o n G r e n r P lo c e e l i n g s ． 1 r I m a n d S t e e l S o c ie t y． PA， P i t t s h u l g h．1 9 9 9 5 0l 一 5 08 ． 5 J彭 兵， 张传 福． 电弧炉 粉 球 j 等 温还原 的动 J 学研 究 [ J ] ．北 方 丁 、I 大学学报 ， 2 0 0 0 ， 1 2 3 5 2 5 7 ． [ 6] 彭 ， 张传福． 电弧炉粉尘等温还原的动 7 6 J r 究 J J ．安 徽 工业 大学学报 ， 2 0 0 0 ， 1 8 1 1 3 一 I 7 ． f 7]彭兵 ， 张传 福． 电弧 炉烁钠粉 尘的 崮化处 耻[ 川．t } 南 大学学报 ，2 0 0 0， 3 1 2 1 2 4 1 2 ． 8]宋海 ， 彭 ．小锈 钢粉 综 合利川 现状 及研究进 展 [ J ] ． 矿产综 利用 ， 2 0 0 4， 3 6 1 8 - 2 2 9]李晓尔 _ l【 必庆 WC ． c t A I 缺质 会的{ l J f 究 [ J 粉 未冶 金 ,I k ， 2 0 0 4， 1 4 1 1 5 1 7 ． 收修 改稿 日期 2 0 1 3 0 6 0 9