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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(dǎo)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(dāng)硫含量在1.5%時的導(dǎo)輥耐磨性Z佳，使用壽命達到了不含硫?qū)л伒?.4倍。
　　關(guān)鍵詞：高硫鋼；自潤滑；導(dǎo)輥；應(yīng)用
　　1　概述
　　隨著現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，軋機的滑動導(dǎo)衛(wèi)裝置逐漸被滾動導(dǎo)衛(wèi)裝置所代替，因而在軋鋼生產(chǎn)中滾動導(dǎo)衛(wèi)用導(dǎo)輥的消耗量也越來越大。而滾動導(dǎo)衛(wèi)用導(dǎo)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(dǎo)輥壽命的研究也在不斷的探索中。
　　引起導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)衛(wèi)導(dǎo)輥使用壽命，設(shè)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(dǎo)輥在工作時的磨損速度，進而達到提高導(dǎo)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(yīng)爐冶煉，砂型鑄造，試樣的化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(dǎo)衛(wèi)的導(dǎo)輥。磨損的性能衡量標(biāo)準(zhǔn)為過鋼量，即用每個導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(rèn)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?xí)r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
　?。?）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(dǎo)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(xué)特性的影響[J]. 粉末冶金技術(shù), 2000, (1) : 47 - 51.　
　　[5] 闞存一. 一種鎳鉻硫合金的研制及其摩擦學(xué)特性[J]. 摩擦學(xué)學(xué)報, 1994, 14 (3) : 193 - 204.