CN102994803A

CN102994803A - 一种高软化点温度的轴承合金材料

Info

Publication number: CN102994803A
Application number: CN2012105487024A
Authority: CN
Inventors: 赵光良
Original assignee: ZHEJIANG ZHUJI SHENFA BUSH CO Ltd
Current assignee: Zhejiang shenfa Bush Limited by Share Ltd
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2032-12-17
Also published as: CN102994803B

Abstract

本发明公开了一种高软化点温度的轴承合金材料，包括以下组分且各组分质量百分比为：Sn:73~75%，Sb:14.4~15.9%，Cu:8.7~9.9%，Zn:0.1~0.3%，Ag:0.2~0.35%，Ni:0.02~0.09%，Mn:0.05~0.09%，As:0.06~0.10%，Si:0.05~0.1%，Cd:0.4~0.7%，Fe:0.01~0.02%，Al:0.1~0.3%，V：0.1~0.3%，稀土：0.01~0.02。本发明添加了Mn、Si、V、稀土等元素，提高了巴氏合金的熔点，令合金共晶层得以稳定和固化，提高了巴氏合金的机械强度，提高了合金的临界软化点，能够有效抑制冷却油的温升，提高了巴氏合金的硬度，在机组的起动阶段有效地避免合金层在半干摩擦的工况下烧瓦。

Description

一种高软化点温度的轴承合金材料

【技术领域】

本发明涉及用于高软化点温度的轴承合金材料。

【技术背景】

核发电的应用已越来越广泛，目前我国也建有多个核电站，核电站的核电机组的运行对发电来讲至关重要，核电机组的材料要符合较高的要求才能满足机组的正常运行，特别是核电机组的材料的熔点、机械强度、耐热性及硬度等特性对机组的运行具有很大的影响。

目前，1000MW超超临界机组的合金的临界软化点在112℃，合金软化点就是合金在达到这个温度时失去了应有的硬度，也就是说到达这个温度后硬度值急剧下降，无法承载机组的正常运行的温度。

【发明内容】

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的问题，提出一种高软化点温度的轴承合金材料，能够提高熔点、机械强度及临界软化点，保证核电机组的正常运行，并延长核电机组的使用寿命。

为实现上述目的，本发明专利提出了一种高软化点温度的轴承合金材料，其特征在于：包括以下组分且各组分质量百分比为：Sn:73~75%，Sb:14.4~15.9%，Cu:8.7~9.9%，Zn:0.1~0.3%，Ag:0.2~0.35%，Ni:0.02~0.09%，Mn:0.05~0.09%，As:0.06~0.10%，Si:0.05~0.1%，Cd:0.4~0.7%，Fe:0.01~0.02%，Al:0.1~0.3%，V：0.1~0.3%，稀土：0.01~0.02。

作为优选，各组分质量百分比为：Sn:74%，Sb:15%，Cu:9.405%，Zn:0.15%，Ag:0.8%，Ni:0.06%，Mn:0.07%，As:0.08%，Si:0.075%，Cd:0.55%，Fe:0.015%，Al:0.15%，V：0.15%，稀土：0.015%。

作为优选，各组分质量百分比为：Sn:73%，Sb:15.7%，Cu:9.2%，Zn:0.1%，Ag:0.2%，Ni:0.02%，Mn:0.05%，As:0.06%，Si:0.05%，Cd:0.4%，Fe:0.01%，Al:0.1%，V：0.1%，稀土：0.01。

作为优选，各组分质量百分比为：Sn:73.3%，Sb:14.43%，Cu:9.9%，Zn:0.3%，Ag:0.35%，Ni:0.09%，Mn:0.09%,As:0.10%，Si:0.1%，Cd:0.7%，Fe:0.02%，Al:0.3%，V：0.3%，稀土：0.02。

本发明添加了Mn、Si、V、稀土等元素，其有益效果为：提高了巴氏合金的熔点，令合金共晶层得以稳定和固化，提高了巴氏合金的机械强度，提高了合金的临界软化点，能够有效抑制冷却油的温升，提高了巴氏合金的硬度，在机组的起动阶段有效地避免合金层在半干摩擦的工况下烧瓦。本发明材料可广泛应用于核电机组，能够保证核电机组的正常运行，并延长核电机组的使用寿命。

【具体实施方式】

本发明专利提出了的高软化点温度的轴承合金材料，包括以下组分且各组分质量百分比为：Sn:73~75%，Sb:14.4~15.9%，Cu:8.7~9.9%，Zn:0.1~0.3%，Ag:0.2~0.35%，Ni:0.02~0.09%，Mn:0.05~0.09%，As:0.06~0.10%，Si:0.05~0.1%，Cd:0.4~0.7%，Fe:0.01~0.02%，Al:0.1~0.3%，V：0.1~0.3%，稀土：0.01~0.02。

实施例一：

高软化点温度的轴承合金材料，包括以下组分且各组分质量百分比为：Sn:74%，Sb:15%，Cu:9.405%，Zn:0.15%，Ag:0.8%，Ni:0.06%，Mn:0.07%，As:0.08%，Si:0.075%，Cd:0.55%，Fe:0.015%，Al:0.15%，V：0.15%，稀土：0.015%。

该配方在上海汽轮机有限公司1000MW核电机组轴承上进行了试用，效果良好。

合金成份中加入了Ag，银能较大地提高合金的熔点，选择合适的熔点温度，使得以锡（Sn）为基础材料的巴氏合金被加热至适合的共晶温度时，银元素渗透到锡基合金层中，使得巴氏合金层成份得以改变并提高了合金的熔点，令合金共晶层得以稳定和固化。在合金成份中加入银（Ag），银（Ag）使得合金的熔点提高，但同样银的加入使得熔化合金时的温度相应改变，由于巴氏合金中的其他成分中有低熔点元素，温度的提高也使得这些元素的成分得到了烧损，破坏了巴氏合金金相组织中的ε相和β相，使得合金金相出现了严重的偏析，失去了轴瓦巴氏合金表面通过形成油膜层，并达到具有刚性层流承载转子和支持其运转的作用。

合金成份中加入了镍（Ni），金属镍（Ni）元素的描述：硬而柔韧的银白色金属加入镍，可以提高巴氏合金的机械强度。以钢为例，如钢中含镍量从2．94％增加到了7.04％时，抗拉强度便由52．2Kg／mm²增加到72．8Kg／mm²。镍的加入也可以使得滑动轴承的承载能力、承受冲击和往复负荷的能力得到较大得高。加入镍，可以提高巴氏合金的机械强度，但同样的的最大加入量的控制是最关键的，它是高熔点和具磁性的材料，必须严格控制其最高含量，因为作为跟转子接触的直接表面，其最高磁通量是有严格要求的，第二它的熔点相对较高，过量的元素会延长熔化合金时间，同时也会烧损其他元素成份。

提高了Sb的含量，锑是电和热的不良导体，在常温下不易氧化，有抗腐蚀性能，所以增加锑可以使得轴承的耐热性得到提高，能提高合金的临界软化点，有效抑制流经轴承油膜层的冷却油的温升。同时，锑在合金中的主要作用是增加硬度，常被称为金属或合金的硬化剂。在金属中加入比例不等的锑后，金属的硬度就会加大，这样可以在机组的起动阶段有效地避免合金层在半干摩擦的工况下烧瓦。

另外，本发明在合金组分中还添加了V（钒）和稀土，

钒有金属“维生素”之称，钒的加入，提高了合金的耐热性能。

稀土元素的加入，提高了合金金属的弹性、韧性和强度，同时耐热性能也得到了提高。

该种合金的浇铸温度在520℃，临界软化点达到了195℃，而国内目前所用的普通发电机组、超超临界发电机组和1000MW核电机组轴承的巴氏合金的临界软化点在112℃，合金软化点就是合金在达到这个温度时失去了应有的硬度，也就是说到达这个温度后硬度值急剧下降，无法承载机组的正常运行的温度。

合金软化点的测试：用离心浇铸做好一个轴承浇铸试件，切下50mm×50mm×50mm合金块四块,在一个炉温均匀性一致的箱式电炉里从70℃时开始加热，100℃以下时每升温5℃间隔10分钟取出用布氏硬度计测试其表面硬度，当大于100℃时，每升温2℃间隔10分钟取出用布氏硬度计测试其表面硬度，以四块为一组，当加热后硬度与室温时的硬度相比急剧下降时，当HB下降大于5时，一般就认为软化点在这个温度出现。

实施例二：

高软化点温度的轴承合金材料，包括以下组分且各组分质量百分比为：Sn:73%，Sb:15.7%，Cu:9.2%，Zn:0.1%，Ag:0.2%，Ni:0.02%，Mn:0.05%，As:0.06%，Si:0.05%，Cd:0.4%，Fe:0.01%，Al:0.1%，V：0.1%，稀土：0.01。

实施例三：

高软化点温度的轴承合金材料，包括以下组分且各组分质量百分比为：Sn:73.3%，Sb:14.43%，Cu:9.9%，Zn:0.3%，Ag:0.35%，Ni:0.09%，Mn:0.09%,As:0.10%，Si:0.1%，Cd:0.7%，Fe:0.02%，Al:0.3%，V：0.3%，稀土：0.02。

该配方在哈尔滨汽轮机股份有限公司1000MW核电机组轴承上进行了试用，效果良好。

Claims

1.一种高软化点温度的轴承合金材料，其特征在于：包括以下组分且各组分质量百分比为：Sn:73~75%，Sb:14.4~15.9%，Cu:8.7~9.9%，Zn:0.1~0.3%，Ag:0.2~0.35%，Ni:0.02~0.09%，Mn:0.05~0.09%，As:0.06~0.10%，Si:0.05~0.1%，Cd:0.4~0.7%，Fe:0.01~0.02%，Al:0.1~0.3%，V：0.1~0.3%，稀土：0.01~0.02。

2.如权利要求1所述的一种高软化点温度的轴承合金材料，其特征在于：各组分质量百分比为：Sn:74%，Sb:15%，Cu:9.405%，Zn:0.15%，Ag:0.8%，Ni:0.06%，Mn:0.07%，As:0.08%，Si:0.075%，Cd:0.55%，Fe:0.015%，Al:0.15%，V：0.15%，稀土：0.015%。

3.如权利要求1所述的一种高软化点温度的轴承合金材料，其特征在于：各组分质量百分比为：Sn:73%，Sb:15.7%，Cu:9.2%，Zn:0.1%，Ag:0.2%，Ni:0.02%，Mn:0.05%，As:0.06%，Si:0.05%，Cd:0.4%，Fe:0.01%，Al:0.1%，V：0.1%，稀土：0.01。

4.如权利要求1所述的一种高软化点温度的轴承合金材料，其特征在于：各组分质量百分比为：Sn:73.3%，Sb:14.43%，Cu:9.9%，Zn:0.3%，Ag:0.35%，Ni:0.09%，Mn:0.09%,As:0.10%，Si:0.1%，Cd:0.7%，Fe:0.02%，Al:0.3%，V：0.3%，稀土：0.02。