Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
232
а
О 24 48 72 96 120 144 168 Р%кГ/снР
б
Рис. 195. Зависимость коэффициента трения материала ЖГрЗМ15
_j-1-г—— і ¦ ¦ д' Г, j в режиме ограниченной подачи
24 48 72 96 120 144 168 Р,кГ/см* смазки ^ в) и самосмазЬ1в?ния
6 (а, б, 2, 4, 5) от нагрузки для
материалов, изготовленных по однократному (а, П = 21,8%) и двукратному (б, в, Tl ~ іo.2%) циклам, при разных скоростях скольжения: 7 —о.?»: 2—1: 3 — 2; 4 — 3; 5 —4 м/с.
износостойкости он превосходит оловянную бронзу (табл. 130).
Рентгеноструктурное исследование рабочих поверхностей поверхностных слоев и продуктов износа материала показало, что легирование молибденом обеспечивает формирование на поверхности контртела равномерно распределенных мелких участков пленок, состоящих из окислов железа и молибдена (рис. 196, а, б, см. вклейку) [391]. Локальным спектральным анализом установлено, что поверхностный слой контртел из стали У9А после испытаний в условиях высоких скоростей скольжения содержит 0,15—0,2% молибдена.
В процессе трения светлые карбидные участки высокой микротвердости (1400—1700 кГ/мм2) выступают над поверхностью, полируются, образуя участки высокой чистоты (см. рис. 196, в, г), возвышающиеся над основной поверхностью, микротвердость которой равна 200— 700 кГ/мм2, и воспринимают тангенциальные усилия. Микрорельеф этих участков и низкая склонность к адгезионному взаимодействию с поверхностью контртел обусловливают низкий коэффициент трения и пониженную склонность к наволакиванию материала образцов и продуктов износа на поверхность контртела.
Антифрикционные свойства и износостойкость при легировании железа улучшают комплексом добавок: 0,8-0.9% С, 4,0-5,0% Cr, 2,0-5,0% Mo, 0,2—2,5% Si [21]. Известны также более сложнолегировапные сплавы, содержащие молибден и обладающие высоким сопротивлением износу при повышенных температурах, например сплавы, содержащие 5—20% Mo и 0,5—1,5% С, которые дополнительно могут иметь до 1— 15% Ni, 5-25% Со, 3-25% Cr [356], 2-10% Mo и 0,4-2,0% С [769], 0,2-«% Mo, 5-15% Cr, 5-20% Со, 2-10% Ni, 0,2-2% С [365].
Таблица 130. Сравнительные испытания материала ЖГрЗМ15 и бронзы БрОФ в условиях трения без смазки по стали 45 {HRC = 43-4-47)
V, м/с Р, к Г/см2 БрОФ ЖГрЗМ15
Ir мк/км мк/км
2 20 0,38 20 0,56 10
4 20 0,30 40 0,43 69
6 20 0,43 160 0,42 50
8 20 0,38 322 0,42 65
10 20 0,37 500 0,14 93
12 20 — — 0,41 111
12 30 — — 0,38 160
12 40 — — 0,34 174
12 50 —¦ 0,33 190
253
Недостатками материалов, легированных молибденом, являются от-дедодеьяо высокий коэффициент трения в режиме самосмазывания (0^06—0,16) и повышенная стоимость. В условиях высоких скоростой скольжения и температур этот материал имеет невысокие значения коэффициента трения, равные 0,06—0,25 в зависимости от условий тре-йш[418]. Высокие эксплуатационные свойства позволяют применять его дяя изготовления подшипников электродвигателей длительно (до 2000 ч), работающих при температуре 400° С, вместо подшипников качения верхних опор шпинделей хлопкоуборочных комбайнов, работа которых проходит при наличии лессовой пыли и повышенной температуры (более 100° С).
Материалы на железной основе, содержащие фториды и хлориды. Антифрикционные материалы на основе железа, содержащие в качестве твердой смазки фториды металлов, работоспособны при повышенных нагрузках и температурах без смазки и в вакууме. Конкретными областями их возможного применения являются подшипники автоклавных тележек для обработки асбоцемента в среде пара при температурах до 250—350° С, подшипники установок непрерывной разливки стали и др. В табл. 131 приведены составы и свойства некоторых материалов, содержащих фториды, пригодных для работы при повышенных температурах в воздушной среде п вакууме [51, 591, 640].
T а 6 л и п а 131. Типичные составы антифрикционных материалов на основе железа, содержащие фториды металлов
Состав материала, мас.% п, % HB, кГ/мм2 Прочность при сжатии, кГ/мм2 Ударная вязкость, к Г • м/см2
94 Fe — 6 CaFa 9,0—10,0 Около 56 87 0,35
5И Fe—9 CaF2 4,0—6,0 Около 62 90 0.19
79 Fe — 15 Mo —6 CaF2 2,0—3,0 Около 185 НО 0,30
94 Fe — 5 CaF2 — 1 С 12,0—14,0 70—80 - -
88 Fe-6 Ni_5CaF2—l С 10,0—12,0 100—110 -- -
Дополнительное легирование материалов, содержащих фтористый кальций, молибденом (до 15%) существенно улучшает их свойства: твердость возрастает в 2,5—8,6 раза, прочность на изгиб — до TOGO кГ/мм2 н прочность при сжатии — до 110—70 кГ/мм2 в интервале температур до 650° С. С увеличением содержания фторидов снижается ударная вязкость. Однако ударная вязкость спеченного материала Fe — 15% Mo — 6% CaF2, в отличие от нелегированных материалов, значительно повышается. Этот материал по характеристикам жаропрочности является оптимальным, поэтому он рекомендуется для работы при температурах до 650° С.
Улучшение износостойкости и свойств наблюдается при введении 4—10% молибдена и 5—7% фтористого кальция в железо, содержащее 0,9—1,1%) графита, 4—6% хрома [23, 27, 633], а также при введении в железо комплекса присадок: 0,5—6,0% Cu, 0,5—2,5% Mn, 0,5—3,5% Ni, 1,0-1,5% С и 0,05-4,0% CaF2 [172].
