Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Материал марки С-137 (см. табл. 203, № 6) идет на изготовление уплотпительпых вставок [540, 560], однако он обладает ограниченной работоспособностью при высоких температурах [68, 70] в результате вы-іирания графита, повышения твердости и ухудшения прирабатываемостп і: эксплуатации [64, 99]. Замена графита нитридом бора [64, 560], окисью цинка [539], слюдой [64] повышает его жаростойкость. Материалы па основе никеля, содержащие графит, тальк, окись цинка, нитрид бора, имеют пониженную пористость (не более 13—15%), твердость (23— 68 кГ/см2) и прочность при изгибе (3—5 кГ/мм2) [65, 484, 540, 544, 500]. Применение карбонильного никеля вместо электролитического позволяет получать материалы, содержащие 6% графита, с более высокими твердостью (до 62 кГ/см2) и прочностью на изгиб (20—30 кГ/мм2) [544]. Материал па основе меди (см. табл. 203, № 7) имеет #Я = 40-т-50 кГ/мм2, оИзг=25-і-35 кГ/мм2, ак=0,9-т-1,5 кГ-м/см2 и р = 0,03 ~ 0,1.
По данным [65], материал на основе никеля, содержащий до 8% нитрида бора, обладает удовлетворительной жаростойкостью при 700— 800° С и стойкостью в серной и плавиковой кислотах. Его можно рекомендовать для изготовления узлов уплотнений проточной части средне-температурных газовых транспортных турбин.
Высокую жаростойкость при работе до температуры 800° С имеет материал марки УМБ-4С [66] на основе синтетической слюды с добавкой 4_8% НИТрИда бора. Он превосходит по свойствам материалы на основе
353
шт обработанного графита с добавками тугоплавких соединений термж^еи» F материалы и может применяться в некоторых
" ^^ТАей температурой до 950-10000C Преимущество его ТЛ^шпггггп в отсутствии склонности к схватыванию с поверхностью вре-¦¦"""^^-лооаток и влияния окисления на приработку [66, 67].
Материалы
для поршневых колец
В маличного рода двигателях внутреннего сгорания (автомобильных, тоакторных и др.) материалы для поршневых колец обычно недостаточен износостойки и выходят из строя раньше, чем цилиндр или поршень. Так в тракторном двигателе цилиндр в состоянии работать 4—5 тыс. ч, воошневые кольца — обычно не более 2—2,5 тыс. ч. из-за тяжелых усло-температура (до 250—450° С), граничное трение, высокие напря-
ясенжя.
Чугун, из которого в основном изготавливаются поршневые кольца, ве является идеальным материалом для этих целей. Удлинение их срока службы осуществляется двумя путями: разработкой новых конструкций колец и изысканием новых материалов.
В 1946 г. в Англии впервые попытались изготовить методом прессования порошков поршневые кольца для авиационных двигателей [774]. С тех пор этой проблемой занимаются во многих странах и в СССР [144]. Разработаны составы материалов на основе железа (табл. 204) [548], которые, согласно литературным данным, при испытаниях давали лучшие результаты, чем чугун.
Железографитовые материалы, содержащие 1; 2 и 3% графита, с пористостью 10—20% имели более высокие прочностные характеристики, чем серый чугун, однако при испытаниях на теплостойкость при температурах 200 и 450° С у них более быстро снижалась упругость. При испытаниях в натурных условиях в двигателе кольца из спеченных материалов в ряде случаев имели больший износ и больше изнашивали цилиндры двигателя, чем кольца из серого чугуна. Основными задачами при создании таких материалов являются получение высокой теплостойкости (сохранение упругих свойств после длительных выдержек при рабочих температурах), низкого коэффициента трения и высокой износостойкости.
Первая задача легко решается легированием железной основы углеродом, медью, марганцем, кремнием. Снижение коэффициента трения может быть достигнуто введением сульфидов или мягких металлов, например свинца. Положительное влияние на повышение износостойкости материала оказывает наличие в структуре твердых структурных составляющих типа карбидов железа или других металлов.
Изучено влияние легирования углеродом, медью, хромом и фосфором на физико-механические и антифрикционные свойства материалов для поршневых колец [558], основой для которых был взят железографц-товыи материал с перлитной структурой, получаемой введением в желез-llfttt0 с °м °К серебристого графита и спеканием в течение 2 ч при
п«ГІ^;.^ледовапг° влияние легирования на составах следующих ка-
?Ї^а2Ал?да,0^%фос^Раі2%хРома. 2'5% графита; 6% хрома, пиямТп,^ РЗЗЦЫ готовились с пористостью 7-8% в виде цилиндров мяе*ГГМ \ВЫС0Т0И 10 мм> Т°РЄЦ которых перед испытанием раетачп-Ш\^ "^"Р0*^10 контртела, представлявшего собой кольцо диаметром WU мм из чугуна СЧ-21-40, закаленное на твердость (HRC = 38 - 40).
354
Таллина 204. Составы материалов на основе железа для поршневых колец
Содержание элементов, %
Cu
Pb
Другие элементы
Страна, год публикации, литература
39
0.5
3 ¦0 1.5-5,0
4—6 < 3.0
6
1,5 0,5—1,5 немного
1,25
2.5 0,3—0.5 (за счет пемен-тации) 0.5—1.5
1,5 3,0—3,5
1.35 0.8-1.2
1,0—1,5
0,8—1.5 0,1-1,0
0,5—2,0
1,0-10 4,0—10,0
0,5—10,0
1 Be 0,4 Sn
0,9 Mo, 0,5 Mn
0,25—10,0 Al2O3 2—6 Cr
5—10 чугуна, 4—5 ZnS
0,3-0,8 Si, 0,4—0,6 Mn, 0,4—1,2 Zn, Sn или Al 1,0—5,0 Cr, 0,1—1,5 Ni, 1,0—0,5 Mo, 0,1—0,3 Si, <0,1 Mn
