D01:10.13374j.isml00103x.206.2.B1 第28卷第12期 北京科技大学学报 Vol.28 No.12 2006年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2006 铁基自润滑合金硫化钼形成规律 崔凤娥杨平边建华 北京科技大学材料科学与工程学院。北京100083 摘要利用中频感应炉炼制四种不同钼，硫含量的钢.通过SEM观察组织并结合XRD分析物 相。研究合金中的硫化钼形成规律.结果表明：Mo的质量分数为15%时，只能形成FS,极少量的 Mo以Fe3Mo2形式存在：Mo为65%时.Mo仍以Fe3Mo2的形式存在：Mo达到11%时，虽有少量 的MoS2形成.但多数Mo与Fe形成化合物Fe3 Mozs Mo达到l95%时生成较多的MoSr:Mo低于 10%时很难形成钼的硫化物：退火有利于MSx的形成但未发现纯的MoS2生成.由此初步认为： MoSx是FeMS化合物分解析出的，是亚稳的：在合金中起细化晶粒作用的V,Nb和Ti有过强的 硫亲和力，不利于钼的硫化物形成：脱氧的铝也应少加 关键词铁基自润滑合金：高硫合金钢：摩擦学性能：硫化物：组织 分类号TH117:TH13331 在高温等一些恶劣的工作环境下，普通油脂 造时有效形成，成为此体系的关键问题.吴德柄 润滑难以胜任润滑作用.FS,MoS2和WS2等硫 研究表明)：在废钢中以FS的形式加入质量分 化物具有低的摩擦系数和好的润滑作用，特别适 数0.5%~11%的硫。与加入的合金元素Mo等， 用于这些恶劣的工作环境.轴承中形成上述硫化 在铸造时会直接生成MaS2.而Mizutani等6研 物可成为自润滑轴承，它可通过两种方式实现：一 究Fe一MoS表明，M>20%时才能直接生成，同 是通过渗硫的方法在轴承表面形成硫化物层，但 时硫化钼的结构也是不确定的.本文通过组织分 这种方法形成的硫化层薄通常为十几微米， 析和观察，分析钼系疏化物自润滑合金中MS2 二是整体制成硫化物自润滑合金可 生成的可能性及钼含量对其形成的影响. 高硫合金钢是近几年研制开发的国内最先进 1实验过程 的具有耐酸碱、耐摩擦、耐高温、抗磨损、抗咬合、 抗粉尘并具有自润滑特点的一种新材料.由于硫 采用中频感应炉，以低碳钢为原料，使用钼铁 化钼具有极低的摩擦系数，是理论上的润滑剂，因 中间合金，并以Fs的形式加硫。以工业纯铝为脱 此在硫化物自润滑合金中Fe一MoS体系得到广 氧剂进行熔炼.浇注到砂模炼成四种7kg不同 泛关注.另外，人们希望铸造时就能直接生成硫 钼含量的钢锭，其化学成分如表1所示.对四种 化钼，以降低成本.而在这类合金中，硫化物的生 钢锭进行金相制样，利用光学镜及扫描电镜对其 成顺序为A:VS>TS>NhS>MnS>CS> 组织形貌进行观察，并结合X射线衍射仪、能谱 AhS>MS>WS>FeS,所以MaS2能否在铸 成分分析仪进行相的鉴定. 表1自润滑合金的成分 Table 1 Composition of self-lubricating alloys % 试样 Cr Mn Mo Si Ti V Nb Ni P Al A 049296 1.560281.5 0651.4200150.2303100240060.022 B 240.860376.72 C 0.30 3.7 11.37 096 D 0483.01 19.50 收稿日期：2005-09-05修回日期：2005-10-21 作者简介：崔凤娥(1970一).女，工程师铁基自润滑合金硫化钼形成规律 崔凤娥 杨 平 边建华 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083 摘 要 利用中频感应炉炼制四种不同钼、硫含量的钢, 通过 SEM 观察组织并结合 XRD 分析物 相, 研究合金中的硫化钼形成规律.结果表明:Mo 的质量分数为 1.5%时, 只能形成 FeS , 极少量的 Mo 以 Fe3Mo2 形式存在;Mo 为 6.5%时, Mo 仍以 Fe3Mo 2 的形式存在;Mo 达到 11 %时, 虽有少量 的 MoS2 形成, 但多数 Mo 与 Fe 形成化合物 Fe3Mo2;Mo 达到 19.5%时生成较多的 MoS x ;Mo 低于 10%时很难形成钼的硫化物;退火有利于 MoS x 的形成, 但未发现纯的 MoS2 生成.由此初步认为: MoS x 是 FeMoS 化合物分解析出的, 是亚稳的;在合金中起细化晶粒作用的 V, Nb 和 Ti 有过强的 硫亲和力, 不利于钼的硫化物形成;脱氧的铝也应少加. 关键词 铁基自润滑合金;高硫合金钢;摩擦学性能;硫化物 ;组织 分类号 TH 117;TH 133.31 收稿日期:2005 09 05 修回日期:2005 10 21 作者简介:崔凤娥(1970—), 女, 工程师 在高温等一些恶劣的工作环境下 , 普通油脂 润滑难以胜任润滑作用 .FeS , MoS2 和 WS2 等硫 化物具有低的摩擦系数和好的润滑作用 ,特别适 用于这些恶劣的工作环境 .轴承中形成上述硫化 物可成为自润滑轴承 ,它可通过两种方式实现 :一 是通过渗硫的方法在轴承表面形成硫化物层, 但 这种方法形成的硫化层薄, 通常为十几微米 [ 1-2] ; 二是整体制成硫化物自润滑合金[ 3-5] . 高硫合金钢是近几年研制开发的国内最先进 的具有耐酸碱 、耐摩擦、耐高温 、抗磨损、抗咬合、 抗粉尘并具有自润滑特点的一种新材料 .由于硫 化钼具有极低的摩擦系数 ,是理论上的润滑剂 ,因 此在硫化物自润滑合金中 Fe-Mo-S 体系得到广 泛关注.另外, 人们希望铸造时就能直接生成硫 化钼 ,以降低成本 .而在这类合金中, 硫化物的生 成顺序为[ 6] :VS >TiS >NbS >M nS >CrS > Al2S3 >M oS2 >WS2 >FeS , 所以 M oS2 能否在铸 造时有效形成, 成为此体系的关键问题.吴德柄 研究表明[ 5] :在废钢中以 FeS 的形式加入质量分 数 0.5 %～ 11 %的硫, 与加入的合金元素 Mo 等, 在铸造时会直接生成 M oS2 .而 Mizutani 等[ 6] 研 究Fe-Mo-S 表明 ,Mo >20 %时才能直接生成,同 时硫化钼的结构也是不确定的.本文通过组织分 析和观察 , 分析钼系硫化物自润滑合金中 MoS2 生成的可能性及钼含量对其形成的影响 . 1 实验过程 采用中频感应炉 ,以低碳钢为原料 ,使用钼铁 中间合金 ,并以 FeS 的形式加硫,以工业纯铝为脱 氧剂进行熔炼 .浇注到砂模, 炼成四种 7 kg 不同 钼含量的钢锭, 其化学成分如表 1 所示.对四种 钢锭进行金相制样 , 利用光学镜及扫描电镜对其 组织形貌进行观察, 并结合 X 射线衍射仪、能谱 成分分析仪进行相的鉴定 . 表 1 自润滑合金的成分 Table 1 Composition of self-lubri cating alloys % 试样 C S Cr Mn Mo W Si Ti V Nb B Ni P Al A 0.49 2.96 1.56 0.28 1.5 0.65 1.42 0.015 0.23 0.31 0.024 0.06 0.022 B 2.4 0.86 0.37 6.72 C 0.30 3.7 11.37 0.96 D 0.48 3.01 19.50 第 28 卷 第 12 期 2006 年 12 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol.28 No.12 Dec.2006 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2006.12.031