Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
19
Существует тенденция создания материалов с регулируемой пористостью, строго соответствующей оптимальным условиям работы материала. Например, для легких и средних условий работы можно эффективно использовать прпнцпп самосмазываемости за счет смазки, вводимой в поры материала. В этом случае объем пор регулируется в пределах 15— 30% объема материала. Для тяжелых условий работы, когда смазка под влиянием высоких давлений выдавливается через поры из рабочей зопц, перспективно применение материалов с пористостью не более 10%. Тогда основное количество пор не соединяется друг с другом и смазка, попадающая в поры через рабочую поверхность, остается в порах, предохраняя материал от схватывания при местных перегрузках.
Все большее значение придается регулированию антифрикционных свойств материалов за счет введения различных твердых смазок — графита, серы, сульфидов, селенидов, фторидов, серебра и его сплавов, олова и др. Номенклатура веществ, играющих роль твердых смазок, непрерывно увеличивается.
Расширяется применение легирования основы особеппо для подшипников, работающих в предельно тяжелых условиях (при повышенных температурах, скоростях, давлениях, в агрессивных средах). За счет легирования повышаются жаропрочность и жаростойкость материала, его коррозионная стойкость и несущая способность.
В начале 50- годов были опубликованы первые работы Маасепа [802, 803] о влиянии серы, введенной в состав материала методом пропитки спеченного каркаса, на свойства пористого железа. Применение этого метода позволяет в пять—семь раз уменьшить величину износа пористого железа по сравнению с другими спеченными материалами в идентичных1 условиях работы [438]. Затем было признано, что более эффективно вво-к дить серу в шихту [138, 349, 398, 403], а также сульфиды металлов (железа, марганца, титана, свинца, олова, никеля, медп, цинка и др.) в состав материалов на основе железа [138, 403, 455, 674, 704, 711, 816, 867, • 873].
Одновременное легирование и сульфидированпе материалов на основе железа с помощью серы и металла, образующего сульфид, либо сульфида металла значительно повысило физико-механпческие и антифрикционные характеристики железографитовых материалов [2, 3, 401—403, 406, 677], что позволило использовать их в тяжелых условиях работы и в узлах трения с повышенным сроком службы. Аналогичные -методы начали применяться для улучшения свойств материалов па ocншie_Jи^днJLзлJOJrlиг^ия и других цветных металлов (например, никеля, свинца, кобальта), а так~-же тугоплавких металлов.
Наряду с серой и сульфидами в антифрикционные материалы начали вводить и такие добавки, как селенпды молибдена, ниобия, тантала, ванадия, теллуриды титана, фториды, различные халькогениды и пр. [208, 209, 368, 370, 622, 679, 821, 829, 911, 920]. В сплавы на основе алюминия предложено вводить окислы, карбиды, сульфиды, галоидные соединения, графит [12, 355, 371, 373, 512, 521, 621, 865, 928]. В качестве антифрикционных присадок предложены также слюда [50], фториды кальция, бария, хрома, натрия, калия, лптия [355, 369, 370]. В последнее время для повышения износостойкости материалов на основе железа используют добавки карбидов титана, вольфрама, ванадия, хрома и др. в различных соотношениях [162, 730, 805] и количествах (до 4—8% [162], или до 45-80 об.% [19, 162, 190, 460, 805]).
40
Аналогично делаются попытки улучшить свойства антифрикционный материалов на основе свинца, цинка, олова, серебра, никеля, кобальта, тугоплавких металлов, которые предназначаются в основном для особе тяжелых условий работы.
С целью повышения физико-механических свойств и особенно износостойкости антифрикционных материалов в условиях низких и высоких температур начинает применяться химико-термическая обработка (цементация, азотирование, цианирование, фосфатирование и оксидирование) спеченных материалов. Делаются попытки получать дисперсионно-твер-деющие сплавы и дисперсно-упрочненные материалы, введением окислов и тугоплавких соединений.
Для повышения прочности проводится армирование их волокпами и уплотнение путем обработки двухкратным прессованием и спеканием, спеканием под давлением, горячим прессованием, термомехапической обработкой, взрывом и экструзией, пропиткой медью, бронзой, эвтектическими сплавами и пр. [146, 520, 732, 805, 868].
ГЛАВА 2
ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СВОЙСТВА АНТИФРИКЦИОННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Роль химического состава в обеспечении свойств антифрикционных материалов
В чистом виде металлы, как правило, не обладают необходимым комплексом антифрикционных свойств, поэтому при создании антифрикционных материалов методами порошковой металлургии за основу принимается какой-либо из дешевых и доступных металлов (преимущественно железо или медь, а в последнее время и алюминий). Необходимые антифрикционные свойства придаются основе дополнительным легированием или введением антифрикционных присадок.
Легирование материала основы приводит к изменению структуры материала, физико-механических и антифрикционных свойств. Причем между этими свойствами не всегда наблюдается взаимозависимость. Хотя для обеспечения большой несущей способности узла трения необходимо применять материалы с высокими прочностными свойствами, а для понижения значений коэффициента трения следует вводить специальные антифрикционные добавки, которые, однако, снижают прочностные свойства.
