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　　摘　要：試驗研究出一種高硫鋼自潤滑新材料，利用金屬硫化物的自潤滑減摩作用來提高軋機導輥的使用壽命。從對試驗鋼的金相結(jié)構(gòu)分析和磨損試驗，以及經(jīng)生產(chǎn)實踐，結(jié)果表明當硫含量在1.5%時的導輥耐磨性Z佳，使用壽命達到了不含硫?qū)л伒?.4倍。
　　關鍵詞：高硫鋼；自潤滑；導輥；應用
　　1　概述
　　隨著現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)技術的發(fā)展，軋機的滑動導衛(wèi)裝置逐漸被滾動導衛(wèi)裝置所代替，因而在軋鋼生產(chǎn)中滾動導衛(wèi)用導輥的消耗量也越來越大。而滾動導衛(wèi)用導輥使用壽命的高低，直接影響著生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率的提高，因此對提高導輥壽命的研究也在不斷的探索中。
　　引起導輥失效的Z主要原因是磨損，減少摩擦的Z有效的方法是在兩摩擦面之間加入潤滑材料，如Z常見的是加入潤滑油脂，以達到減少摩擦和降低磨損的目的。然而根據(jù)熱軋導輥的高溫工作環(huán)境，利用加入潤滑油脂來減少摩擦和降低磨損顯然效果不理想，因為不論是天然的或人工合成的潤滑油脂的使用溫度都很難超過250 ℃[1]。
　　為提高新鋼特鋼軋鋼廠使用的滾動導衛(wèi)導輥使用壽命，設計了一種鋼基高硫的自潤滑減摩合金，利用合金中硫化物的自潤滑減摩作用來降低導輥在工作時的磨損速度，進而達到提高導輥的使用壽命的目的。
　　2　實驗方法
　　2.1 材料制備
　　實驗鋼冶煉試制在新鋼特鋼公司實驗廠進行，采用中頻感應爐冶煉，砂型鑄造，試樣的化學成分見表1。
　　2.2 實驗鋼的金相組織觀察
　　從圖1發(fā)現(xiàn)，試驗鋼的金相組織主要由兩相組成，一相為基體組織，由馬氏體和少量貝氏體組成；另一相為白色的長條狀或點狀存在的物相，大部分沿晶界分布，利用SEM對此深色物質(zhì)進行點成分分析，結(jié)果為S：30.34%，Cr：48.28%，F(xiàn)e：4.72%，Mo：16.65% ，可見該相為金屬硫化物。隨著硫含量的增加，鋼中硫化物增多，且體積大的硫化物也增加。
　　2.3 磨損試驗
　　2.3.1 實驗方法
　　采用ML10型銷盤磨損試驗機進行磨損實驗。磨損方式為干磨，磨損性能衡量標準為失重法。對磨金屬盤采用45鋼，硬度HRC2218，尺寸Φ126 ×8mm，轉(zhuǎn)速60～120r/min。
　　2.3.2 磨損實驗結(jié)果
　　磨損試驗結(jié)果見表2。
　　2.3.3 磨損試樣表面形態(tài)
　　磨損試樣表面形態(tài)見圖2，圖3，圖4，圖5。
　　從磨損試驗數(shù)據(jù)中可發(fā)現(xiàn)，1號、2號和4號試樣的耐磨性基本一致，而3號試樣的耐磨性卻有明顯的上升。結(jié)合磨損試樣的電鏡照片分析，試驗鋼的磨損表面有劃痕、表面物質(zhì)脫落形成的坑和粘著物，磨損的主要機理是磨粒磨損和粘著磨損[2，3]。
　　仔細觀察各試樣的磨損面可以發(fā)現(xiàn)，在磨損面上存在有黑色物質(zhì)涂抹在白色的基體組織上，該物質(zhì)是鋼中的硫化物相在摩擦過程中被帶出并被涂抹在摩擦表面。
　　3　生產(chǎn)試驗
　　3.1 試驗方法
　　生產(chǎn)實驗在新鋼公司特鋼軋鋼廠Φ650mm軋機上進行，將不同硫含量的試驗鋼制成滾動導衛(wèi)的導輥。磨損的性能衡量標準為過鋼量，即用每個導輥從安裝后使用到報廢時所軋圓鋼的的重量來衡量。為保證試驗數(shù)據(jù)的可靠性，所有試驗用導輥都加工成同一種規(guī)格（Φ85mm～Φ90mm）。
　　3.2 試驗結(jié)果
　　生產(chǎn)試驗結(jié)果見表3。
　　4　結(jié)果分析
　　從金屬磨損試驗和生產(chǎn)試驗的結(jié)果數(shù)據(jù)以及對金屬磨損面形態(tài)的分析，實驗鋼在摩擦過程中，組織中的硫化物相被帶出，由于軋件的高溫以及摩擦產(chǎn)生的熱量使得MoS₂發(fā)生熱分解后與合金中的鉻反應生成了C_rXS_Y（X/Y=2/3-1）型硫化物共晶體，這種化合物在高溫下可以變軟或熔化，在摩擦面之間形成潤滑膜，并具有轉(zhuǎn)移性，從而具有減摩性能[4，5]，使得實驗鋼在工作時具有減少磨損量，從而提高了使用壽命。
　　金屬磨損試驗中2號樣和4號樣的磨損量與1號樣相比并沒有大的變化，分析原因認為2號樣由于硫化物在鋼種未達到一定的量，從而使得硫化物的減摩能力在磨損試驗結(jié)果中未得到體現(xiàn)；4號樣則由于硫化物在鋼種的量過多，造成在摩擦時被帶出的量過多，從而使得試樣的失重大，相反對耐磨性有不利的一面。
　　5　結(jié)論
　　（1）實驗的鋼基高硫自潤滑減摩合金鋼由兩相組成，一相為基體組織（馬氏體），具有高硬度、強度，在摩擦過程中起支撐作用；另一相為潤滑組織（硫化物），在摩擦過程中起減摩作用。兩相在摩擦磨損過程中相輔相成，因此實驗鋼具有減少磨損量，提高導輥壽命的作用。
　　（2）從結(jié)果來看，鋼中硫含量在1.5%時的作用Z為明顯，硫含量過高或過低均起不到減摩的作用。
　　參考文獻
　　[1] 邵荷生,張　清. 金屬的磨料磨損與耐磨材[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 1988.
　　[2] 孫家樞. 金屬的磨損[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社, 1992.
　　[3] 謝敬佩,李　衛(wèi),宋延沛,等. 耐磨鑄鋼及熔煉[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2003.
　　[4] 劉如鐵,李溪濱. MoS₂對鎳基自潤滑材料摩擦學特性的影響[J]. 粉末冶金技術, 2000, (1) : 47 - 51.　
　　[5] 闞存一. 一種鎳鉻硫合金的研制及其摩擦學特性[J]. 摩擦學學報, 1994, 14 (3) : 193 - 204.