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石墨轴套是齿轮泵的主要零件之一,装在高速运转的齿轮两端起轴承支撑作用。为了保证零件的性能要求,我厂采用好的高纯石墨,Cu的作用是强化基体。Sn可形成较软的低熔点Al-Sn共晶体,原热处理工艺为515℃固溶6h水冷,180℃时效8h空冷。这种工艺存在两个问题:
(1)Al-Sn共晶体过烧加入锡形成含锡为99.5%的Al-Sn共晶体,其熔点为229℃。当工件加热到515℃时,Al-Sn共晶体过烧,淬火冷却时形成复熔球团。在形成复熔球团过程中,一方面晶界氧化,使晶粒强度下降,另一方面又产生了许多显微空隙,使晶粒界面能增加,金属的强度降低,在使用过程中易过早失效。
(2)工艺生产时间长,达16h之多,生产效率低,能耗大。
由于石墨具有许多优良的性能,因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应用。可作耐火材料。石墨制品保持了鳞片石墨原有的化学特性还具有很强的自润滑性能。石墨粉的特性即高强耐酸性、 耐高温3000℃以及耐低温-204℃,同时它的抗压强度大于800kg/cm2,并且---化,在450℃空气中失重1%,回弹率为15-50%密度1.1-1.5。因此石墨制品现已被广泛的应用在冶金、化工、石油化工、 航天、电子等方面。
由金相观察和力学性能试验数据可以看出,250℃×7h处理工艺比较理想。Al-Sn共晶体呈断网状沿晶界分布,一方面Al-Sn共晶体分布比较均匀,另一方面Al-Sn共晶体没有分割基体,使合金有较好的塑性和韧性。采用250℃×7h处理工艺可以得到较高硬度,是因为该合金含Cu量较少,金属模冷却速度快,在铸造冷却过程中,已保证Cu熔入固溶体,起到了淬火作用。通过自然时效提高了硬度,也证明了这一点。250℃×7h空冷工艺比515℃×6h水冷+180℃×8h空冷工艺的抗拉强度提高47%。250℃×7h空冷工艺温度稍高于Al-Sn共晶体的熔点,是为了在不使共晶体过烧的前提下,通过较短的保温时间得到Al-Sn共晶体的断网状分布。在工艺试验的基础上进行了小批量(400件)试生产,经硬度、金相检查和试验台做产品出厂试验,均全部合格。该工艺于1996年正式投产至今,已生产轴套几十万只,全部合格。工效提高1.3倍,一年可节约资金约7万元,节电超过8万kW.h。