21. Медь и сплавы на ее основе Вопросы для самопроверки

1. Укажите влияние примесей на свойства меди. Перечислите марки меди

2. Где применяется чистая медь?

3. Чем отличаются латунь от бронзы? Как маркируются латуни и бронзы?

4. Как влияет цинк на механические и технологические свойства латуни? Укажите состав (марки), свойства применяемой латуни.

5. Какую структуру имеет латунь, содержащая 20 Zn % и 40 Zn % ?

6. Какие Вы знаете многокомпонентные латуни? Какими элементами легируют латунь и зачем?

7. Как влияет олово на механические свойства и структуру бронз?

8. Какие Вы знаете безоловянные бронзы? Укажите их состав (марки), свойство и применение

9. Какую термическую обработку проходят бериллиевые бронзы и где они применяются?

10. Укажите, почему бронзы часто применяют как антифрикционный материал. Какую бронзу наиболее часто применяют при изготовлении вкладышей подшипников скольжения?

22. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловянной, свинцовой, цинковой и алюминиевой основах

22.0. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловянной, свинцовой, цинковой и алюминиевой основах

        Антифрикционные сплавы применяют для заливки вкладышей подшипников скольжения. Эти сплавы должны иметь достаточную твердость, но не очень высокую, чтобы не вызывать сильного износа вала; сравнительно легко деформироваться под влиянием местных напряжений, т. е. быть пластичным; удерживать смазочный материал на поверхности; иметь с малый коэффициент трения между валом и подшипником.         Температура плавления не должна быть высокой и сплавы должны обладать хорошей теплопроводностью и устойчивостью к коррозии. для обеспечения этих свойств структура антифрикционных сплавов должна быть гетерогенной, состоящей из мягкой и пластичной основы и включений более твердых частиц.         Наиболее широко применяют сплавы на оловянной и свинцовой основе (баббиты), сплавы на цинковой и алюминиевой основе, а также медно-свинцовые сплавы.         Оловянные и свинцовые баббиты. В таблице приведены состав и назначения часто применяемых баббитов. Оловянные баббиты используются в подшипниках турбин крупных судовых дизелей. Таблица 61

Химический состав (по легирующим элементам) и назначение подшипниковых сплавов- баббитов

        Баббиты Б88 и Б83 являются многокомпонентными сплавами, но основой служит система Sn-Sb.          Мягкая основа сплава - - твердый раствор сурьмы в олове, а твердые кристаллы - -фаза; эта фаза представляет твердый раствор на основе химического соединения SnSb. Сурьма и олово отличаются по плотности, поэтому сплавы этих металлов способны к значительной ликвации. для предупреждения этого дефекта в сплав вводят медь образуя соединение Cu₃Sn с более высокой температурой плавления. Оно препятствуют распространению ликвации и повышают износостойкость.         Свинцовые баббиты применяют для менее нагруженных подшипников.         Антифрикционные и механические свойства баббитов повышаются при введение в их состав никеля, кадмия и мышьяка. Никель упрочняет раствор. Кадмий с мышьяком образует соединения AsCd, которые служат зародышами для формирования соединения SnSb. Некоторое применение нашел сплав свинца с сурьмой и небольшой добавкой меди БС.         На железнодорожном транспорте большое распространение получили кальциевые баббиты. Состав кальциевых баббитов приведен в таблице 62. Таблица 62

Химический состав¹ кальциевых баббитов, %

Сплав	Ca	Na	Sn	Mg	Al
БКА БК2 БК2Ш	0,92-1,15 0,3-0,55 0,65-0,9	0,7-0,9 0,2-0,4 0,7-0,9	- 1,5-2,1 1,5-2,1	- 0,06-0,11 0,11-0,16	0,5-0,2 - -
1 Остальное Pb

        Сплавы БК принадлежат к системе Pb - Ca - Na. Мягкой составляющей баббитов является -фаза (твердый раствор Ca и Na в Pb) , а твердой составляющей - кристаллы Pb₃Ca.         Баббиты, имея небольшую прочность могут применяться только подшипниках, имеющих прочный стальной (чугунный) или бронзовый корпус. Повышенные антифрикционные свойства и высокое сопротивление усталостным разрушениям обеспечивают новые триметаллические подшипники. Они нашли широкое применение в автомобиле строении.         Цинковые антифрикционные сплавы. Чаще применяют сплавы ЦАМ10-5 и ЦАМ9,5-1,5, содержащие кроме алюминия и меди 0,03-0,06 % Mg . В литом виде сплавы применяются для монометаллических вкладышей, втулок и т.д.; сплав ЦАМ 10-5 применяют для отливки биметаллических изделий со стальным корпусом.         В деформированном виде сплав ЦАМ 9,5-1,5 используют для получения биметаллических полос со сталью и алюминиевыми сплавами методом проката и последующей штамповки вкладыша.         Алюминиевые антифрикционные (подшипниковые) сплавы. В таблице приведены алюминиевые сплавы для изготовления подшипников. Основными компонентами сплава являются олово, медь, никель и кремний, образующий с алюминием гетерогенные структуры.         Чем больше в сплаве олова, тем выше его антифрикционные свойства, но она не должна превышать 10-12 %, так как создается грубая сетка оловянной составляющей, что снижает износостойкость и сопротивление усталости при повышенных температурах. В деформированных сплавах эта оловянная составляющая представлена в виде зернистых включений, что значительно улучшает антифрикционные свойства.         Таблица 63

Химический состав ( по легирующим элементам) и механическим свойства¹ некоторых антифрикционных алюминиевых сплавов

        Сплавы АО3 и АО9-2 применяют для литья монометаллических вкладышей и втулок толщиной не более 10 мм.         Сплавы АО20-1 и АН-2,5 предназначаются для получения биметаллической ленты со сталью методом прокатки с последующей штамповкой вкладышей.         При работе в тяжело нагруженных скоростных подшипниках на рабочую поверхность сплавов наносится слой олова или другого мягкого металла.         Подшипники работают при нагрузке не более 200- 300 МПа и окружной скорости 15-20 м/с.         Разработанный сплав АММгК-1, содержащий магний, кремний, титан, марганец и олово. Применение этого сплава вместо алюминиевых сплавов для подшипников скольжения обеспечивает коэффициент трения 0,007-0,01, увеличение износостойкости в 1,5 - 2 раза, а противозадирной стойкости в 2 раза.