Металлические сплав. Их классификация

По температуре расплавления припои (табл. 1) подразделяют на легкоплавкие (145—450°С), среднеплавкие (450—1100°С) и высокоплавкие (1100—1850°С). К легкоплавким относят оловянно-свинцовые (ПОС), оловянные, малосурьмянистые и сурьмянистые (ПОССу) и другие припои; медно-цинковые (латуни) относят к среднеплавким (905—985°С), а многокомпонентные на основе железа  — к высокоплавким (1190—1480°С). 

 

Оловянно-свинцовые  и оловянные припои.  

 

Марка	Основные компоненты, % (свинец - остальное)		Температура плавления, °С		Назначение
	олово	другие элементы	солидус	ликвидус
ПОС-90	90	—	183	220	Пайка и лужение пищевой посуды и медицинской аппаратуры
ПОС-61	60	—	183	190	Пайка и лужение электро- и радиоаппаратуры, печатных схем
ПОС-40	40	—	183	238	Пайка деталей из оцинкованного железа
ПОС-61М	60	Медь 2	183	192	Пайка тонкой медной проволоки и фольги
ПОССу-50-0,5	50	Сурьма до 0,5	183	216	Пайка авиационных радиаторов
ПОССу-30-0,5	30	То же	183	255	Пайка листового цинка, радиаторов
ПОССу-40-2	40	Сурьма 1,5…2,0	185	229	Пайка холодильных установок
ПОССу-18-2	18	То же	186	270	Пайка в автомобильной промышленности
ПОССу-4-6	4	Сурьма 5…6	244	270	Пайка и лужение в автомобильной промышленности
П250А	80	Цинк 20	200	280	Пайка деталей из алюминиевых сплавов

 

 

Оловянно-свинцовые припои широко применяют во всех отраслях промышленности. Для снижения охрупчивания олова при низких температурах в состав припоев вводят сурьму. Оловянно-свиниовые припои имеют низкую коррозионную стойкость во влажной среде. В этих условиях паяные соединения необходимо защищать лакокрасочными покрытиями.

Оловянные припои имеют высокую  прочность, пластичность и коррозионную стойкость. Их применяют при пайке радиотехнической и электронной аппаратуры.

Медно-цинковые припои (латуни) широко применяют для пайки большинства  металлов (табл. 2). Для повышения  прочности паяных соединений в медно-цинковые припои вводят олово, никель и марганец. Добавки олова понижают температуру  плавления латуни, повышают коррозионную стойкость и улучшают жидкотекучесть припоя. 

 

Медно-цинковые припои.  

 

Марка	Основные компоненты, % (цинк - остальное)		Температура плавления, °С		Назначение
	медь	другие элементы	солидус	ликвидус
ПМЦ-36	36	—	800	825	Пайка латуней  и бронз с содержанием не более 68% меди
ПМЦ-48	48	—	850	865	Пайка латуней  и бронз с содержанием более 68 % меди
ПМЦ-54 Л63 Л68	54 63 68	— — —	876	880 905 938	Пайка стали, жести, медных сплавов
ЛЖМц-57-1,5-0,75    ЛНМц-50-2	57    50	Марганец, железо по 1 Никель, марганец по 2	865    849	873    872	Пайка инструментов
МцН-48-10	48	Никель 10	—	985	Пайка чугуна

 

 

При пайке сложных изделий  со швами на вертикальной стенке применяют  пастообразные и порошковые припои. Легкоплавкие пастообразные   припои   состоят   обычно из трех частей: порошкообразного припоя, флюса и загустителя. Так, пасту состава: припой Пор ПОССу-30-2 (70%), вазелин (20%), бензойная кислота (1,2%), аммоний хлористый (1,2%) и эмульгатор ОП-7 (0,6%) — применяют для пайки стальных, медных и никелевых изделий.

Тугоплавкие, порошкообразные  припои применяют для пайки твердосплавных пластин при производстве режущего инструмента. Состав припоя: ферромарганец (40%), ферросилиций (10%), чугунная стружка (20%), медная стружка (5%), толченое стекло (15%) — плавится при температуре 1190—1300°С.

 

3.4.2 Антифрикционные  сплавы

Антифрикционные сплавы предназначены  для повышения долговечности  трущихся поверхностей машин и механизмов. Трение происходит в подшипниках скольжения между валом и вкладышем подшипника. Поэтому для вкладыша подшипника подбирают такой материал, который предохраняет вал от износа, сам минимально изнашивается, создает условия для оптимальной смазки и уменьшает коэффициент трения. Исходя из этих требований, антифрикционный материал представляет собой сочетания достаточно прочной и пластичной основы, в которой имеются оперные (твердые) включения. При трении пластичная основа частично изнашивается, а вал опирается на твердые включения. В этом случае трение происходит не по всей поверхности подшипника, а смазка удерживается в изнашивающихся местах пластичной основы.

Антифрикционными сплавами служат сплавы на основе олова, свинца, меди или алюминия, обладающие специальными антифрикционными свойствами (см. табл.). Антифрикционные свойства сплавов проявляются при трении в подшипниках скольжения. Это в первую очередь, низкий коэффициент трения, хорошая прирабатываемость к сопрягаемой детали, высокая теплопроводность, способность удерживать смазку и др. Из антифрикционных сплавов наиболее широко применяют баббит, бронзу, алюминиевые сплавы, чугун и металлокерамические материалы.

Антифрикционные сплавы хорошо прирабатываются в парах трения благодаря мягкой основе — олову, свинцу или алюминию. Более твердые металлы (цинк, медь, сурьма), вкрапленные в мягкую основу, способны выдерживать большие нагрузки. После приработки и частичной деформации мягкой основы в ней образуются углубления, способные удерживать смазку, необходимую для нормальной работы пары. 

 

Антифрикционные сплавы. 

 

Материал	Марка	Условия применения		Назначение
		Давление, Мпа	Окружная скорость, м/с
Баббит	Б88    БС6	20    15	50    —	Подшипники быстроходных дизелей    Подшипники автотракторных двигателей
Бронза	БрОЦС5-5-5	8	3	Подшипники электродвигателей центробежных насосов
Латунь	ЛМцЖ52-4-1	4	2	Подшипники рольгангов, конвейеров, редукторов
Чугун	АЧС-1 АЧС-5 АЧВ-1    АЧК-1 АЧС-3 АЧК-2	25 20 20    20 6 12	5 1,2 1,0    2,0 0,75 1,0	Для работы с  закаленным или нормализованным    С термически необработанным валом (в стадии поставки)
Металлокерамика	Бронзо-графит    Железо-графит	12-18 0,8-1,2    15 0,6-1,0	0,1 4,0    0,1 4,0	Подшипники конвейеров сельскохозяйственных и других машин; подшипники, работающие в местах труднодоступных для подачи смазки

 

 

Сплавы.

Баббиты — антифрикционные материалы на основе олова или свинца. Их применяют для заливки вкладышей подшипников скольжения, работающих при больших окружных скоростях и при переменных и ударных нагрузках. По химическому составу баббиты классифицируют на три группы: оловянные (Б83, Б88), оловянно-свинцовые (БС6, Б16) и свинцовые (БК2, БКА). Последние не имеют в своем составе олова.

Лучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные баббиты. Микроструктура оловянносурьмяномедного баббита Б83 состоит нз мягкой основы, представляющей собой твердый раствор на базе олова. Твердыми частицами являются кубические включения SnSb и игольчатые кристаллы включений Cu₃Sn.

Баббиты на основе свинца имеют  несколько худшие антифрикционные  свойства, чем оловянные, но они дешевле и менее дефицитны. Свинцовые баббиты применяют в подшипниках, работающих в легких условиях. В марках баббитов цифра показывает содержание олова. Например, баббит БС6 содержит по 6% олова и сурьмы, остальное — свинец.

Для оловянных и оловянно-фосфористых  бронз характерны высокие антифрикционные  свойства: низкий коэффициент трения, небольшой износ, высокая теплопроводность, что позволяет подшипникам, изготовленным  из этих материалов, работать при высоких  окружных скоростях и нагрузках.

Алюминиевые бронзы, используемые в качестве подшипниковых сплавов, отличаются большой износостойкостью, но могут вызвать повышенный износ  вала. Их применяют вместо оловянных  и свинцовых баббитов и свинцовых  бронз.

Свинцовые бронзы в качестве подшипниковых сплавов могут  работать в условиях ударной нагрузки.

Латуни по антифрикционным  свойствам уступают бронзам. Их используют для подшипников, работающих при малых скоростях и умеренных нагрузках.

Из-за дефицитности олова  и свинца применяют сплавы на менее  дефицитной основе, например алюминиевые сплавы. Алюминиевые сплавы обладают хорошими антифрикционными свойствами, высокой теплопроводностью, хорошей коррозионной стойкостью в масляных средах и достаточно хорошими механическими и технологическими свойствами. Их применяют в виде тонкого слоя, нанесенного на стальное основание, т. е. в виде биметаллического материала. В зависимости от химического состава различают две группы сплавов.

Сплавы алюминия с сурьмой, медью и другими элементами, которые  образуют твердые фазы в мягкой алюминиевой  основе. Наибольшее распространение получил сплав АСМ, содержащий сурьму (до 6,5%) и магний (0,3—0,7%). Этот сплав хорошо работает при высоких нагрузках и больших скоростях в условиях жидкостного трения. Сплав АСМ широко применяют для изготовления вкладышей подшипников коленчатого вала двигателей тракторов и автомобилей.

Сплавы алюминия с оловом и медью, например АО20-1 (20% олова и  до 1,2% меди) и А09-2 (9% олова и 2% меди). Они хорошо работают в условиях сухого и полужидкого трения и по антифрикционным  свойствам близки к баббитам. Их используют для производства подшипников в автомобилестроении, транспортном и общем машиностроении.

Для работы в подшипниковых  узлах трения применяют специальные  антифрикционные чугуны. Изготовляют  три типа антифрикционного чугуна: серый, высокопрочный с шаровидным графитом и ковкий (см. табл. 16). Антифрикционный  чугун идет на изготовление червячных  зубчатых колес, направляющих для ползунов и т. п. деталей машин, работающих в условиях трения.

Металлокерамические сплавы получают прессованием и спеканием  порошков бронзы или железа с графитом (1—4%). Пористость сплава 15—30%. После  спекания сплавы пропитывают минеральными маслами, смазками или маслографитовой эмульсией. Сплавы хорошо прирабатываются к валу, а наличие смазки в порах способствует снижению износа подшипника.

Заключение

Металлические сплавы это материалы с целой гаммой свойств, и в зависимости от количества примесей обладают теми или иными качествами, как например, прочность, износостойкость, твёрдость, хрупкость. Имеют различную стоимость. Благодаря такому спектру выбора металлические сплавы обладают широким спектром применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1. Гасик М. И., Лякишев Н. П. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. Учебник для вузов. — М. : СП Интермет Инжиниринг, 1999. — С. 18. — ISBN 5-89594-022-6
2. Чернобровин В. П., Михайлов Г. Г., Хан А. В., Строганов А. И. Состояние и перспективы производства хромистых сплавов в условиях Челябинского электрометаллургического комбината. — Челябинск : Изд-во ЧГТУ, 1997. — 224 с. — ISBN 5-696-00824-0
3. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/ferroalloys/feallmyb05.pdf
4. Чугун // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
5. Чугун // Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 4 т. — СПб., 1907—1909.
6. Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева Материаловедение. — М.: Машиностроение, 1990. — 528 с.
7. Алюминий // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
8. Колесов, С.Н. «Материаловедение и технология конструкционных материалов»: - М.: Высш шк., 2004. - 512 с.: ил.
9. Б.Н. Арзамасов « Материаловедение». М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. - 648с.: ил.
10. Ройтман И.А., Кузьменко В.И. «Основы машиностроения в черчении» М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. - Кн. 1. - 224с.: ил.