Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Чтобы повысить прочностные свойства материалов на основе железа, их обычно легируют такими элементами, как углерод, хром, никель, медь, фосфор, марганец и молибден в различных комбинациях. Улучшению свойств трения в сплавах на железной основе содействует введение графита, серы, сульфидов, селенидов, фторидов, серебра и его сплавов и пр.
Повышение прочностных свойств сплавов па основе меди достигается легированием оловом, железом, ппкелем, алюминием, фосфором и некоторыми другими элементами. Антпфрпкциопные свойства композиционных материалов на основе меди обычно регулируются введением графита, свинца, серебра, фторопласта (в поры методом пропитки) и :;р.
Изменение химического состава материалов позволяет реїулпроьль их свойства в очень широких пределах. В каждом отдельном случае выбор основы и характера легирующих присадок определяется будущими условиями его работы. Так, материалы для работы в агрессивных средах и при повышенных температурах должны иметь состав основы типа иержа-веющих сталей с высоким содержанием хрома и никеля. Для раооты в воде выбираются преимущественно составы типа бронз или сплавов никель — медь, никель — железо с высоким содержанием никеля и т. Д.
В литературе имеется мало данных по систематическим исследованиям влияния добавок различных элементов на физико-механические и
42
антифрикционные свойства спеченных сплавов. В работе И131 изучала зависимость механических свойств (твердости, пределов прочности пои растяжении п сжатии) и аптифрикциоппых характеристик (износ и коэффициент трения) пористого железа и железографита с содержанием графита 1; 2 и Зи/о, спечеипого в различных газовых средах (водороде, диссоциированном аммиаке, конвертированном природном газе, вакууме и аргоне) от содержания графита в исходном
Рис. 9. Зависимость предела, прочности при растяжении (а) и износа (6) от содержания графита в шихте для материалов, спеченных в среде диссоциированного аммиака:
j — экспериментальные данные, 2 — расчетная кривая по кубической зависимости; J — расчетная кривая по квадратичной зависимости.
Рис. 10. Зависимость предела прочности при растяжении от содержания общего углерода для материалов после спекания в среде диссоциированного пммиака:
1 — экспериментальные данные; 2 — расчетная кривая по кубической зависимости; J — с-асчет-ная кривая по квадратичной зависимости.
состоянии и общего содержания углерода в материале после спекания. Экспериментальные данные были проанализированы на электрон шнвы-числительной машине «Минск-22». Проверялась возможность использования уравнений второй и третьей степеней, для чего экспериментальные данные были введены в машину по программам квадратичной и кубической зависимостей. Установлено, что экспериментальные данные описываются более точно кубическими уравнениями.
1. Кубические уравнения, где с — количество графита в шихте Ic ^ 3):
ав = 27,68 — 14,10с2 + 2,01с3 + 9,32. (2.1)
2. Кубическое уравнение, где с\ — общее количество углерода после спекания:
ов = 41,34C1 — 24,72с? + 4,17cJ + 6,17. (2.2)
В случае износа эти уравнения соответственно имеют вид:
UI = 0,080с — 0,075с2 + 0,014с3 + 0,072, (2-3)
2. / = 0,088с — 0,084сї + 0,016с? + 0,065. (2.4)
На рис. 9 [113] приведены кривые изменения предела прочности при растяжении, рассчитанные по квадратичным и кубическим уравнениям в зависимости от содержания графита в шихте, на рис. 10 [113] — от содержания общего углерода после спекания, а на рис. 11 [ИЗ] — все четыре расчетные кривые для предела прочности при сжатии. Кривые имеют максимум при содержании графита 1—2%.
43
В работе [ИЗ] рекомендуется для расчета прочности прті сжатия, растяжении, твердости, износа и коэффициента трения материалов, спе~* ченных в различных защитных средах, применять следующее уравнение, записанное в общем виде:
у= Ac + Be" + Ce* + D, (2.5)
где у — исследуемое свойство; с — содержание графита в шихте (0 — 3%); А, В, С, D — коэффициенты, приведенные в табл. 10. Это уравнение дает хорошую корреляцию между расчетными и экспериментальными данными по свойствам спечепных железогра-фитовых материалов в зависимости от содержания графита.
Легирование другими, кроме графита, элементами также способствует повышению прочностных свойств. Например, введение в пористое железо 2-5°/-) меди увеличивает его прочность в полтора-два раза в зависимости от содержания меди. При этом микротвердость железа повышается от 83—131 до 120-204 кГ/мм2. Еще большее повышение прочности достигается при одновременном легировании углеродом и медью.
Свойства некоторых композиций Fe — Cu — С, используемых для изготовления самосмазывающихся подшипников [661J, приведены в табл. 11. Сравнительные характеристики этих материалов по их несущей способности в зависимости от скорости скольжения QO-казывают, что легирование пористого железа медью и графитом (рис. 12, кривые 6, 7), графитом (кривые 8, 9) позволяет значительно повысить предельную нагрузку пористого железа при ограниченной смазке.
Согласно [669], оптимальное содержание свободного графита в материалах на основе железа с ферритной основой составляет 1,0—1,5?. Данные получены на порошке, измельченном методом Хаметаг до раз-
