Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
В последнее время появилась тенденция использовать никель, как и другие цветные металлы (свинец, серебро, медь, кобальт), в качестве металлической матрицы сплавов, упрочненных угольными волокнами, для
Рас. 203. Влияние степени вакуумирования (а) и температуры окружающей среды (С—г) на коэффициент трения и прочностные характеристики материалов композиции Ni-Fe-Mo2B5-BaF2 (1—3) и Ni-Fe-Zr2B5-BaF2 (4). Кривая 2 показывает изменение коэффициента трения носле действия облучения.
263
Г аба ВЦ* 143. Аятмфрикцяонные свойства композшцюнного материала на осп< штыт ¦ уеяттях торцевого трения при V = 56 м/с (K88n = 1) и P = г кг/см* и EtJjЧ 6,SlO-» мм рт. ст., трение по стали 9X18 (HRC — 52-Г-56)
Состав. % HB, кГ/мм* п, % V, м/с Износ, MlVKlVT
ErB, MoB1
5 5 107—121 85—107 6-8 12 55—56 55—56 0,04 0,06 1,14-10-2 0,75-10~2
Примечание. В обоих случаях 18% Fe, 10% Ea P2, остальное никель.
шзготовления керметов, идущих для подшипников скольжения, элементов шарикоподшипников, шестерен и некоторых других деталей узлов трепня [740, 741, 916]. Армирование волокнами повышает прочностные свойства материалов. Так, при наличии до 12—35 об.% волокон предел прочности ва разрыв материалов, содержащих дополнительно до 15 об.% MoS2 или другого слоистого вещества, достигает 70 кГ/мм2, а модуль Юнга равен или более 9,14 • 103 кГ/мм2 [741]; повышается износостойкость материалов [740, 741]. Однако угольные волокна не оказывают такого смазочного действия, как графит [916].
Никель, а чаще кобальт используются в качестве связки в износостойких сплавах на основе тугоплавких карбидов, получивших название стеллитов. Их можно применять для работы при температурах до 540° С. Они устойчивы против износа и действия агрессивных сред (газов и жидкостей) [797].
Основной особенностью кобальта и его сплавов является уменьшение коэффициента трения с повышением температуры. Так, при комнатной температуре его коэффициент трения равен 0,32; при 260° G — 0,25, а при 538° С — всего 0,16 [836]. Однако при температуре 540° С кобальт может применяться как антифрикционный материал лишь в закрытых системах или инертных средах [859]. Для повышения износостойкости и улучшения антифрикционных свойств кобальта в условиях трения без смазки в его состав добавляют различные твердые смазки в пределах 10—20 [223] или 5—15% [12]. Кроме того, сплав дополнительно упрочняют введением 5—7% Pd и 3—7% TiG [223] или 5—20% Ag [12].
Фирма «Du Pont Со» (Великобритания) разработала материал нового типа под торговым названием «Трибаллой» и поставляет его в виде порошков четырех марок (Т-100, Т-400, Т-700 и Т-800), которые представляют собой композицию, содержащую в металлической матрице (кобальтовый или никелевый сплав) дисперсные частицы твердых интерметалл и до в (фаз Лавеса), например CoMoSi, Co3Mo2Si [913]. Чаще всего применяется Трибаллой Т-400, содержащий 61,5% Со, 28% Mo, 8% Cr н 2,5% Si. Объемное содержание Трибаллоя Т-400 в композиции составляет 50%. При температурах около 540° С компоненты сплава образуют стабильную окисную пленку, значительно понижающую износ и коррозию при высоких температурах (до 980° С и выше).
Вследствие повышенпой твердости и гетерогенности структуры раоо-тоспособность сплавов на основе никеля и кобальта зависит от материала контртела а условий работы. Так, использование закаленных сталей с высокой твердостью обеспечивает меньший износ, стабильный коэффициент трения и низкую температуру трущейся поверхности. Сохранение
264
высокой твердости сопряженной пары в процессе трения особенно необходимо при работе в условиях высоких скоростей скольжения. Из табл. 144 видео. что трение материала композиции Ni-Fe-MoB2-BaF2 (Ni : Fe = 4: 1,5% MoB2, 10% BaF2) по стали У9А (HRC = 58 -г- 60) сопровождалось малым износом и стабильным коэффициентом трения. Трение по покрытию ВЗК, имеющему меньшую твердость (HRC — = 43-7-47), привело к большому износу материала и более высокой температуре, причем коэффициент трения колебался в пределах 0,2— 0.3. Однако при скоростях скольжения выше 22 м/с сталь У9А оказалась неработоспособной и развивалось схватывание поверхностей вследствие отпуска. Покрытие ВЗК в этих условиях сохраняет свою твердость и пара тренпя может работать прп скоростях трения до 75 м/с.
T а 6 л ип л 144. Результаты испытаний композиционного материала на основэ викеля в условиях торцового трения скольжения без смазки на воздухе (/» = і кГ, см5)
Материал контртсла V, М/С Износ, мк/км Температура на поверхности образца, °С
Сталь, У9А 11 0,21—0,23 0,6 110
22 0,20—0,23 0,8 105
Покрытие ВЗК 22 0,20—0,30 2,3 190
75 0,20—0,30 5,0 160
Следовательно, основным условием возможности применения никеля, кобальта и их сплавов в качестве антифрикционных материалов для длительной работы при повышенных температурах является использование в паре с ними контртел с твердостью HRC = 52 -г- 58 и сохранение их твердости на протяжении всего периода работы [797]. Поэтому материалы па основе кобальта нельзя использовать в паре с нержавеющими и низкоуглеродистыми сталями.
