Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Существенную роль в процессах трения сплавов играют образующиеся окислы, пленки которых способны предотвращать процессы схватывания на поверхностях трения. У сплавов на основе никеля пленки начинают активно формироваться при температуре 500° С. Для использования положительного влияния окислов в некоторых случаях окись никеля специально вводят в состав подшипниковых материалов. Например, до 50 °о окиси никеля вводят в сплавы на основе никеля или кобальта, пз которых изготавливают подшипники и уплотнения [667]. Материалы на оспо-ъе никеля с высоким содержанием легирующих добавок идут на изготов-
260
девие разлтргнъгх деталей узлов трения. Составы и области применения некоторых материалов приведены в табл. 142.
Материал 1 (см. табл. 142) обладает более высокой прочностью, чем аналогичный материал на основе железа, не содержащий никеля. Коррозионная стойкость его при испытаниях в условиях тропической коррозии и в воздушной среде при 400—450° С примерно в три раза лучше, чем материала без никеля [432]. Он отличается высокой гетерогенностью структуры (см. рпс. 81), что придает ему хорошие антифрик-
3 2 1
'-¦-¦_L-L*__, ,
0 24 48 72 96 120 144 168 Р,нГ/см2
Ряс. 20і. Завпснмость коэффициента трения материала ЖНГрЗМ15 в режиме само-смялываппя от нагрузки и скорости скольжения (числа у кривых) для материалов, изготовленных по однократному (а, 11 = 20,8%) и двукратному (б, П = 15,2%) циклам.
Таблица 141. Влияние бора (0,06%) на свойства спеченного никеля в условиях трон и я без смазки по закаленной стали 30X13 (V = 55 м/с Ut = 400° С)
Q' п, % cq і ев
Соггав Темпсрату спекания, до спекания после спекания ¦^-Fh К я а_ к а. 1? Время исп таний, миі К S о" о со S Температу] образца, °(
Ni Электролити- 1000 14,7 8,1 68,8 98,6 5 0,08- -0,18 12 630
ческий) 1150 15,0 6,0 71,0 110,0 5 0,09- -0,20 40 620
Ni і:».'И'КТрОЛИТИЧЄ- 1000 15,9 9,5 78,5 150,4 15 0,06- -0,10 5 580
CKoiij H- 0.06% В 1150 16,1 7,5 80,2 176,0 15 0,07- -0,10 5 580
ционные свойства как в режиме трения при ограниченной подаче смазки (рис. 201), так и в режиме самосмазывания при высоких скоростях скольжения.
Материалы 2 и 3 рекомендуются как коррозионно- и износостойкие. Они имеют твердость 190—250 кГ/мм2. Материал 2 обладает в 8—16 раз меньшим износом, чем сталь 45 (HRC = 46 — 48), при работе по чугуну [727, 848]. Повышенной прочностью, твердостью, износо- и окалино-кор-розионной стойкостью обладает материал 4 [57], а износо- и коррозионной стойкостью в различных средах — материал 7.
Ценными антифрикционными свойствами характеризуются материалы JbJ никелевой легированной основе, в которую вводятся фториды кальний или бария либо материал пропитывается их эвтектикой (см. табл. 142 № 8, 9). Износ таких материалов при сухом трении составляет 10 мкм/км, а коэффициент трения — 0,15—0,25 [417].
Значительно улучшаются свойства никеля при легировании боридами молибдена или циркония. При введении MoB2 и ZrB2 микротвердость основы повышается от 65—80 до 524 и 724 кГ/мм2 соответственно и образуются вторичные бориды никеля и легированный твердый раствор, обладающий высокой концентрационной неоднородностью. Такая структура
261
Т«блв«а 142. Составы и области применения некоторых антифрикционных матерча
Содержание элементов и дополнительных птййг^
Fe Со Cr Mo Mn Zn
1 41,0 — —. 15,0 — —
2 — — — — 1,5—2,5 6-9
3 11,5—13,5 9—11 25,0-27,0 9,0—11,0 1.0 —
4 _ 20—22 — 10,0—12,0 — _
5 — — — 15,0—20,0 — 5—8
6 7 —. — 13,5—33,0 0,35—0,4 — —
8 1,0-25,0 — 10,0—18,0 — — —
9 5,0—30,0 — — — — —
10 18,0—45,0
в сочетании с наличием боридов и фторидов кальция или бария обеспечивает формирование сплава с гетерогенной структурой (рис. 202, см. вклейку), обладающего высокими антифрикционными свойствами в условиях высоких скоростей трения скольжения на воздухе и в вакууме (табл. 143) [427, 432] и хорошими физико-механическими показателями:
Предел прочности при растяжении Модуль упругости Предел прочности при сжатии Предел прочности при изгибе Предел прочности при срезе Ударная вязкость Твердость по Бринеллю Удельное электросопротивление
12,4 кГ/мм2 6500—7820 кГ/мм2 110—120 кГ/мм2 24—30 кГ/мм2 22—23,7 кГ/мм2 0,35—0,52 кГ-м/см2 85—95 кГ/мм2 (43—56) •1O-6 мкОм-см
Этот материал способен работать при трении на воздухе и в вакууме различной степени разряженности при малых нагрузках (до 1 кГ/см-) и малых скоростях скольжения (0,5 м/с) в диапазоне температур от —160 до +1600C, сохраняя высокий уровень прочности (рис. 203) [42/]-Он работоспособен также при трении на воздухе при температурах до 500° Сив условиях радиационного воздействия среды.
262
jet мі осями* никеля
% Область применения Литература
с Другие присадки
3 До 0,3 1,6—АЛ 0,1—0.5 Be. 3—5 Pb, 7—9 Sb 9—11 W, 0.05—1,0 В, 1.0% *лементов-модп-фнкаторов 3—4 B4C 1-2 Ti 12-20 Ag, 8—13 Cd, 5—8,5 Cu 4,5 Al, 45 TiC 0,5—2,5 Al, один из карбидов Ti. Cr, V, Та, 15—40% Nb 7—15% фторидов Ca. Sr, Ba или их эвтектики 0,1—0,15 В 1—30 BaF2 5—10% боридов Mo, Zr или их смеси, а также фторидов Ba или Ca, или их смесей Узлы трения, работающие в коррозионных средах, при ограниченной смазке, в режиме самосмазывания, сухого трения, при высоких скоростях скольжения, температурах до 400° С Подшипники оборудования пищевой промышленности Для длительной работы при 6500C и давлении 10 кГ/см2 Работа в вакууме Уплотнения, подшипники сопла Детали насосов, работающих в морской воде, детали турбин Втулки подшипников для работы при 500—1000 °С Подшипники для работы без смазки при V = 5--25 м/с и P = 15-4-1 кГ/см2 Подшипники для сухого трения и работы в вакууме [430] [848] [727] [57] [250] [725] [734] [369] [417] [427]
