Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Ob
2*
2,5 1,0—3.0 5,0-10,0 5,0-15,0
3,0 15,0—25,0 3,0—10.0
3,0
3,0
3,0
2,5
2,5
состав (остальное Fe), %
Плотность, г/см"
Пористость,
/о
1,5
2,0
1,1
M
2,4—3,0
0,8
1,0 1.3—2,0 1,5—2 0-0,7
1,5
1,2
2,0
HB, КГ/ММ»
6,9—7,2 16—25 60—180
— 15—32 60—150
_ — 15 115—145
-—- — >15 135—165
- — 17—27 55—105
— 6,2 20 Hv140—170
7,2—7,6 — —
0—0,4 — 18—27 60—130
0,3—0,4 — 18—25 45—90
0,15—0,4 — — 50—100
0,4 — 14—27 50—150
0,8 — 17—23 70—130
0,4—0,8 —* 16—25 45—165
ГГРСПг:.П
прочного
>»'ЄМИИ,
" Г/мм ^
12-45 19—27 35-39 40-39
24-27 34-47 46-00 30-40 15-20 20-25 20-50 14-18 20-26
[17, 28, 270, 287, 333, 340, 441, 465, 482, 517, 528, 529, 643]. Основные требования • при их эксплуатации сводятся к непрерывной или систематической подаче смазки, отсутствию резких ударных нагрузок и использованию валов из закаленных сталей.
Композиции железо — медь и железо — медь — графит находят широкое применение в промышленности. Количество меди, вводимой в антифрикционные материалы на железной основе, колеблется в пределах от 0,5 до 20%. Так как растворимость меди в железе при комнатной температуре очень мала, у сплава железо—медь обычно гетерогенная структура. При содержании меди в железе до 3—5% включения меди имеют дисперсные размеры и слабо различимы под обычным микроскопом. При более высоком содержании меди она видна на микрошлифах в виде включений розового цвета. Медь значительно повышает прочность пористого железа, благоприятно влияет на его спекаемость и позволяет регулировать изменение размеров при усадке в процессе спекания, что и определило широкое применение ее в качестве легирующего элемента в двойных и многокомпонентных сплавах железа.
Для изготовления подшипников используют преимущественно материалы с содержанием до 5—9% меди. Свойства материалов железо-медь в зависимости от содержания меди приведены в табл. 117 [55, 60-62, 156, 270, 340, 381, 394, 396, 398, 403, 411, 463, 477, 485, 883, 920]. и 118. Антифрикционные свойства этих материалов мало отличаются от свойств пористого железа и железографита. Они применяются только при работе со смазкой и реже в режиме самосмазывания.
Введение меди значительно улучшает свойства композиции железо—графит. Медь замедляет диффузию углерода в а- и у-железе, предотвращает образование цементита, улучшает структуру и механические свойства материала, значительно повышает микротвердость. Так, микротвердость феррита в пористом железе и пористом железографпте, легированном 5% меди, равна соответственно 103,8—203,5 п 270,9-
Kl /мм2. Микротвердость перлита с увеличением содержания меди от 1 до 11% возрастает от 336,3 до 851,2 кГ/мм2 [403]. Это обусловливает более высокий уровень свойств материалов композиции железо — медь—графит ио сравнению с материалами композиции железо —медь
242
докяояяцт железо—медь—графит (—сера)
Предел Предел Предельно допустимая
Относительное удлинение. % Ударная вязкость, прочности при сжатии, кГ/мм* прочности при изгибе, кГ/мм2 Коэффициент трения нагрузка, кГ/см2 скорость, м/с PV, к Г • м/смг
Зд» о>—1.2 1.1—«'.9 «'.і—<>.7 1Д» 0—1,0 0.4-8,0 >0.25 0.73—1.0 <\6—0,8 0,4-0,5 60 >25 29—80 67—82 64—75 32—36 0,01—0,06 100 3 До 70
— — — — 196 — —
3.0— 4,0 0,3—0,S 0.4 90—100 50 >75 40—46 30—40 0,05-0,11 0,01—0,10 0,03—0,05 5—100 100 0,5—8,0 5,0 —
(табл.119) [79, 82, 85, 86, 312, 394, 401, 403, 406, 450, 454, 465, 477, '/Xj1 594, 738, 835]. Например, предел прочности материала пористостью 18-20% состава ЖГр1Д5 равен 35, а материала ЖД5 — 31 кГ/мм2; для материала ЖГрІДЗ — 36, а ЖДЗ — 30,4 кГ/мм2. Наиболее стабильные характеристики имеют материалы, содержащие 5% меди и 1% ірафнта, 4—8% меди и 1,5% графита [714, 749]. В качестве оптимального содержания меди в спеченных материалах на основе железа рекомендуется 5—6 [156] или 5—9% [749]. Модуль упругости таких материалов приведен в табл. 118.
Антифрикционные свойства железо-медь-графитовых композиций сопоставимы со свойствами железографитовых материалов. Например, материал марки ЖГр1,5Д5 (1,5% С, 5% Gu) с пористостью 20—25% и твердостью 55—75 кГ/мм2 способен обеспечить работоспособность подшипников при непрерывной подаче смазки и PV до 70 кГ • м/см2 • с. Присутствие структурно-свободной меди не оказывает положительного влияния на антифрикционные свойства, но несколько снижает износ ьа.:а. В некоторых условиях трения присутствие свободной медп приводит к схватыванию.
Для работы в условиях ограниченной подачи смазки рекомендуются композиции с повышенным содержанием графита (4—15%) и меди (4-12%) [514, 700].
Материал, отвечающий составу ЖГр4Д7 (4% С, 7% Cu), обеспечивает работоспособность узлов трения в режиме самосмазыванпя при скорости скольжения 0,94 м/с и нагрузке 10—45 кГ/см2 с коэффициентом трения 0,1. В условиях больших скоростей скольжения (> 1,5 м/с) необходимо увеличить количество графита либо ввести дополнительную смазку [706]. Теплопроводность железографита при введении 20% медп повышается па 40% [312].
Высокие физико-механические характеристики материалов композиции железо — медь и железо—медь—графит позволяют применять их в ответственных узлах трения, где требуется повышенная прочность подшипникового материала. Такие материалы способны выдерживать статические нагрузки до 600—2900 кГ/см2. Одпако критерий PV таких материалов не превышает 20 кГ • м/см2 • с при ограниченной смазке [394].
