摘　要：试验研究出一种高硫钢自润滑新材料，利用金属硫化物的自润滑减摩作用来提高轧机导辊的使用寿命。从对试验钢的金相结构分析和磨损试验，以及经生产实践，结果表明当硫含量在1.5%时的导辊耐磨性Z佳，使用寿命达到了不含硫导辊的2.4倍。
　　关键词：高硫钢；自润滑；导辊；应用
　　1　概述
　　随着现代钢铁工业技术的发展，轧机的滑动导卫装置逐渐被滚动导卫装置所代替，因而在轧钢生产中滚动导卫用导辊的消耗量也越来越大。而滚动导卫用导辊使用寿命的高低，直接影响着生产效率和产品合格率的提高，因此对提高导辊寿命的研究也在不断的探索中。
　　引起导辊失效的Z主要原因是磨损，减少摩擦的Z有效的方法是在两摩擦面之间加入润滑材料，如Z常见的是加入润滑油脂，以达到减少摩擦和降低磨损的目的。然而根据热轧导辊的高温工作环境，利用加入润滑油脂来减少摩擦和降低磨损显然效果不理想，因为不论是天然的或人工合成的润滑油脂的使用温度都很难超过250 ℃[1]。
　　为提高新钢特钢轧钢厂使用的滚动导卫导辊使用寿命，设计了一种钢基高硫的自润滑减摩合金，利用合金中硫化物的自润滑减摩作用来降低导辊在工作时的磨损速度，进而达到提高导辊的使用寿命的目的。
　　2　实验方法
　　2.1 材料制备
　　实验钢冶炼试制在新钢特钢公司实验厂进行，采用中频感应炉冶炼，砂型铸造，试样的化学成分见表1。
　　2.2 实验钢的金相组织观察
　　从图1发现，试验钢的金相组织主要由两相组成，一相为基体组织，由马氏体和少量贝氏体组成；另一相为白色的长条状或点状存在的物相，大部分沿晶界分布，利用SEM对此深色物质进行点成分分析，结果为S：30.34%，Cr：48.28%，Fe：4.72%，Mo：16.65% ，可见该相为金属硫化物。随着硫含量的增加，钢中硫化物增多，且体积大的硫化物也增加。
　　2.3 磨损试验
　　2.3.1 实验方法
　　采用ML10型销盘磨损试验机进行磨损实验。磨损方式为干磨，磨损性能衡量标准为失重法。对磨金属盘采用45钢，硬度HRC2218，尺寸Φ126 ×8mm，转速60～120r/min。
　　2.3.2 磨损实验结果
　　磨损试验结果见表2。
　　2.3.3 磨损试样表面形态
　　磨损试样表面形态见图2，图3，图4，图5。
　　从磨损试验数据中可发现，1号、2号和4号试样的耐磨性基本一致，而3号试样的耐磨性却有明显的上升。结合磨损试样的电镜照片分析，试验钢的磨损表面有划痕、表面物质脱落形成的坑和粘着物，磨损的主要机理是磨粒磨损和粘着磨损[2，3]。
　　仔细观察各试样的磨损面可以发现，在磨损面上存在有黑色物质涂抹在白色的基体组织上，该物质是钢中的硫化物相在摩擦过程中被带出并被涂抹在摩擦表面。
　　3　生产试验
　　3.1 试验方法
　　生产实验在新钢公司特钢轧钢厂Φ650mm轧机上进行，将不同硫含量的试验钢制成滚动导卫的导辊。磨损的性能衡量标准为过钢量，即用每个导辊从安装后使用到报废时所轧圆钢的的重量来衡量。为保证试验数据的可靠性，所有试验用导辊都加工成同一种规格（Φ85mm～Φ90mm）。
　　3.2 试验结果
　　生产试验结果见表3。
　　4　结果分析
　　从金属磨损试验和生产试验的结果数据以及对金属磨损面形态的分析，实验钢在摩擦过程中，组织中的硫化物相被带出，由于轧件的高温以及摩擦产生的热量使得MoS₂发生热分解后与合金中的铬反应生成了C_rXS_Y（X/Y=2/3-1）型硫化物共晶体，这种化合物在高温下可以变软或熔化，在摩擦面之间形成润滑膜，并具有转移性，从而具有减摩性能[4，5]，使得实验钢在工作时具有减少磨损量，从而提高了使用寿命。
　　金属磨损试验中2号样和4号样的磨损量与1号样相比并没有大的变化，分析原因认为2号样由于硫化物在钢种未达到一定的量，从而使得硫化物的减摩能力在磨损试验结果中未得到体现；4号样则由于硫化物在钢种的量过多，造成在摩擦时被带出的量过多，从而使得试样的失重大，相反对耐磨性有不利的一面。
　　5　结论
　　（1）实验的钢基高硫自润滑减摩合金钢由两相组成，一相为基体组织（马氏体），具有高硬度、强度，在摩擦过程中起支撑作用；另一相为润滑组织（硫化物），在摩擦过程中起减摩作用。两相在摩擦磨损过程中相辅相成，因此实验钢具有减少磨损量，提高导辊寿命的作用。
　　（2）从结果来看，钢中硫含量在1.5%时的作用Z为明显，硫含量过高或过低均起不到减摩的作用。
　　参考文献
　　[1] 邵荷生,张　清. 金属的磨料磨损与耐磨材[M]. 北京:机械工业出版社, 1988.
　　[2] 孙家枢. 金属的磨损[M]. 北京:冶金工业出版社, 1992.
　　[3] 谢敬佩,李　卫,宋延沛,等. 耐磨铸钢及熔炼[M]. 北京:机械工业出版社, 2003.
　　[4] 刘如铁,李溪滨. MoS₂对镍基自润滑材料摩擦学特性的影响[J]. 粉末冶金技术, 2000, (1) : 47 - 51.　
　　[5] 阚存一. 一种镍铬硫合金的研制及其摩擦学特性[J]. 摩擦学学报, 1994, 14 (3) : 193 - 204.