合金粉末和合金原料组合物以及合金件及其成型方法与叶片和滚子压缩机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及压缩机制造领域，具体而言，涉及一种合金粉末和合金原料组合物以 及叶片及其成型方法与叶片和滚子压缩机。
【背景技术】
[0002] 滚子压缩机叶片(滑片）与气缸、滚子之间存在很高的相对运动速度，使得机械摩 擦比较严重，易产生较大的磨损和能量损失，降低了压缩机的使用寿命和效率。现有的转动 滚子式压缩机滑片材料多采用表面渗氮处理的不锈钢llCrl7和M2高速钢(W 6M〇5Cr4V2)等， 它们的成分如表1所示。目前不锈钢和高速钢滑片的生产方法主要流程如图1所示:将原料 混合后经熔炼形成钢液、经浇铸工艺制备出铸锭，经熔炼/乳制形成钢材，经热处理后切削 形成坯料，经铣削成半精件，经磨抛成精件，再经热处理成半成品，然后经渗氮/镀层为成 品。
[0003] 表1传统叶片材料M2高速钢和不锈钢11017的成分
[0004]
[0005] 通过对实际机器的观察发现，目前11017不锈钢和M2高速钢滑片的耐磨性仍不能 很好地满足压缩机性能和可靠性要求，在压缩机长期运行后常出现叶片表面过度磨损的情 况。经分析，滑片端部出现的摩擦损失最大，约占总损失的87.1 % ;其次是侧面摩擦损失，约 占总损失的12.6%。
[0006] -般情况下，材料的硬度越高，材料组织中硬质相数量越多、尺寸越小且分布越均 匀，则材料的耐磨性越好。然而，由于传统高速钢材料的相图中固相线与液相线之间的温度 区间宽，铸造时易出现合金元素和碳化物偏析，形成网络状碳化物，加之铸锭冷却速度不均 匀，易产生宏观的组织和成分的不均匀性，降低了高速钢的力学性能和耐磨学性能，而且使 得高速钢的成分设计受到限制。因此，铸造后的高速钢材料需要经过锻压等热加工将碳化 物打碎分散，并使化学成分相对均匀化。而不锈钢材料本身的耐磨性较差，组织内部也没有 可以抵抗磨损的硬质相。因此，传统的叶片材料在性能、工艺等方面难以符合叶片材料的优 化要求。
[0007] 为了提高高速钢和不锈钢叶片的使用性能，许多厂家和学者们做出了很多努力， 如：
[0008] 专利号为CN200310108636.X的专利中公开了一种高速钢(W6M 〇5Cr4V2)滑片（或叶 片）的盐欲软氮化处理工艺，专利号为CN200310108635.5的专利中公开了一种不锈钢 (11017)滑片(或叶片）的盐浴软氮化处理工艺，两者都是利用软氮化处理盐浴液对高速钢 W6M〇5Cr4V2叶片和不锈钢llGrl7叶片进行表面氮化以提高叶片耐磨性及使用寿命，但是该 方法属于叶片的后处理，导致滑片制备工艺复杂，且其氮化工艺控制难点较多、废品率很 高，因此从成本上限制了该方法的应用。
[0009] 专利号为CN200910200188.3的专利公开了一种压缩机叶片表面PVD镀层的方法， 采用物理气相沉积及磁控溅射方法在叶片表面形成由渗氮处理层、铬或钛或氮化铬或氮化 钛底层、非金属保护膜组成的符合涂层，以提高叶片的使用寿命，但该工艺过程复杂，工艺 控制难度高，设备和工艺成本较高。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供一种合金粉末和合金原料组合物以及合金件及其成型方法 与叶片和滚子压缩机，以改善合金件的摩擦学性能。
[0011]为此，在本发明的一方面，提供了一种合金粉末，以合金粉末1〇〇重量％为基准，合 金粉末包括:〇. 6~1.8重量％的(：，3.2~5.0重量％的1，1.6~3.8重量％的舭，0.5~3.5重 量％的〇，1.5~3.8重量％的￥，0.5~2.8重量％的恥，0.2~0.4重量％的510.15~0.40重 量^的此，以及余量的Fe和不可避免的杂质。
[0012 ] 作为优选，以上述合金粉末100重量％为基准，合金粉末还包括:0.01~1.0重量％ 的Co，和/或0.01~0.8重量％的叱
[0013] 作为优选，上述合金粉末的平均粒径小于100μπι。
[0014] 根据本发明的第二个方面，还提供了一种合金原料组合物，合金原料组合物包括 基体相和添加剂，该基体相为本发明上述合金粉末。
[0015] 作为优选，以上述合金原料组合物100重量％为基准，合金原料组合物包括:70重 量％~85重量％的基体相和15重量％~30重量％的添加剂。
[0016] 作为优选，上述添加剂包括增强体，且以合金原料组合物100重量％为基准，增强 体的含量为10重量％~20重量％，优选地，增强体为碳化钛、碳化硅、氮化铝和氧化铝中的 一种或多种。
[0017] 作为优选，上述添加剂包括润滑剂，且以合金原料组合物100重量％为基准，润滑 剂的含量为5重量％~10重量％，优选地，润滑剂为硬脂酸锌、二硫化钼、六方氮化硼和滑石 中的一种或多种。
[0018] 根据本发明的第三个方面，还提供了一种合金件的成型方法，该成型方法包括以 下步骤:S2、将本发明上述合金原料组合物中合金粉末与添加剂按比例混合，得到粉体混合 物；S3、将粉体混合物压制形成预成型生坯；S4、将预成型生坯依次进行烧结、淬火、回火处 理形成合金件基材。
[0019 ]作为优选，上述S2中将合金粉末与添加剂按比例球磨混合，优选球磨混合的条件 包括:在球料重量比为(6~10):1，球磨速度为80~150rpm条件下球磨时间8~15h。
[0020] 作为优选，上述S3中压制条件包括:在150~300MPa压力下保压10~20s。
[0021] 作为优选，上述S4中，烧结处理的条件包括:升温速率< 5°C/min，在1180°C~1250 °C温度下烧结1.5~3h后随炉冷却；淬火处理的条件包括：盐浴加热至淬火温度1150°C~ 1200°C，然后冷却至600°C后室温冷却；回火处理的条件包括：盐浴加热至淬火温度500~ 600°C，然后回火处理lh，回火处理次数3~5次。
[0022] 作为优选，上述成型方法还包括：S1、将具有合金粉末元素含量比的合金块熔融， 形成合金液，并将合金液水雾化形成合金粉末。
[0023]作为优选，上述S1中熔融合金块的条件包括:在1550°C~1600°C温度下熔融处理 1.5-3h〇
[0024] 作为优选，上述S1中还包括将经雾化得到的合金粉末进行筛分，保留粒径小于100 μπι的粉末。
[0025] 根据本发明的第四个方面，还提供了一种合金件，该合金件由本发明上述成型方 法制备而成。
[0026] 根据本发明的第五个方面，还提供了一种叶片，该叶片由本发明上述成型方法制 备而成。
[0027] 根据本发明的第六个方面，还提供了一种滚子压缩机，该滚子压缩机内部安装有 叶片，该叶片为本发明上述的叶片。
[0028]应用本发明的技术方案，通过提供具有特定原料含量的合金粉末，有利于改善由 该合金粉末所制备合金件(例如叶片）的摩擦学性能。
【附图说明】
[0029]图1示出了现有技术中传统叶片材料成型方法的工艺流程图；
[0030]图2示出了根据本发明一种实施方式中的合金件成型方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限 定。
[0032] 为了改善叶片的耐磨性，本发明的发明人对叶片的成分、含量以及制备工艺等进 行了大量的研究，并提出了一种合金粉末，其特征在于，以合金粉末100重量％为基准，合金 粉末包括:0.6~1.8重量％的(：，3.2~5.0重量％的￥，1.6~3.8重量％的]?0,0.5~3.5重 量％的〇，1.5~3.8重量％的￥，0.5~2.8重量％的恥，0.2~0.4重量％的510.15~0.40重 量^的此，以及余量的Fe和不可避免的杂质。
[0033] 本发明上述合金粉末通过提供具有特定原料含量的合金粉末，有利于改善由该合 金粉末所制备合金件(例如叶片）的耐磨学性能。与传统叶片材料熔炼M2高速钢相比，本发 明所提供的这种合金粉末中含有较高含量的V、Nb等强碳化物形成元素，使材料中含有更多 稳定碳化物，提高了强度、硬度和耐磨性；同时该合金粉末中含较少的W、Mo、Cr等元素，达到 更好的经济效应。
[0034] 优选地，以合金粉末100重量％为基准，合金粉末还包括:0.01~1.0重量％的0)， 和/或0.01~0.8重量％的1通过在合金粉末中加入了一定含量的N元素，利用氮元素具有 极高的强化作用的特点，可很大程度地提高所制备的合金件的硬度