Корягин С.И., Пименов И.В., Худяков В.К. - Способы обработки материалов, страница 7

В этом отношении они не имеют себе равных среди медных сплавов. Благодаря хорошей теплопроводности и сравнительно высоким механическим свойствам изделия из оловянных бронз могут хорошо служить в качестве подшипниковыхдеталей при высоких скоростях вращения и довольно значительных удельных нагрузках без заеданий.В отечественных оловянных бронзах содержится 2...4% Sn,2...15% Zn, 1...30% Pb, до 3% Ni. Повышение содержания оловадо 12% увеличивает предел прочности и текучести и твердость,но при этом уменьшается удлинение и ударная вязкость(рис. 2).σв, МПаРис.

2. Механические свойства литых медно-оловянныхсплавов в зависимости от содержания оловаЦинк повышает механические свойства и жидкотекучестьмалооловянных бронз, облегчает сварку и пайку. Свинец улучшает антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием,но понижает механические свойства. Добавка никеля измельчает зерно, повышает механические свойства и улучшает струк46туру оловянно-свинцовых бронз.

Фосфор повышает антифрикционные свойства, износоустойчивость и жидкотекучестьбронз, но при содержании более 0,02% понижает механическиесвойства. Оловянные бронзы делятся на литейные и деформируемые. Они сравнительно дефицитны, и поэтому их рекомендуется применять только в тех случаях, когда заменители (безоловянные бронзы и латуни, биметаллы, цинковые, легкиесплавы, пластмассы, прессованное дерево и др.) не могут обеспечить равноценную службу.Литейные оловянные бронзы чаще всего получают путемпереплавки отходов и лома и применяют главным образом дляполучения пароводяной (герметичной) арматуры, работающейпод давлением, и для отливки антифрикционных деталей (втулки, подшипники, вкладыши, червячные пары и др.).Все бронзы хорошо паяются мягкими припоями, однако ихсвариваемость затруднена (особенно многокомпонентных оловянных бронз).Деформируемые оловянные бронзы содержат 4…8% оловаи добавки фосфора, цинка и свинца.

Они выпускаются в видепрутков, труб, лент и проволоки в твердом, полутвердом и мягком (отожженном) состоянии.Высокие механические, физические и антифрикционныесвойства в сочетании с удовлетворительной электропроводностью, а также высокая коррозионная стойкость делают деформируемые оловянные бронзы незаменимым материалом дляизготовления пружин и пружинистых деталей в машино- иприборостроении, в авиационной и химической промышленности.

Наиболее высокие упругие свойства у фосфористых бронз.Электропроводность оловянных бронз меньше, чем у чистоймеди на 50…60%, но выше, чем у всех других медных сплавоводинаковой прочности. Наиболее существенным показателемдеформируемых оловянных бронз является высокая усталостная прочность в коррозионных средах.Безоловянные (специальные) бронзы – это медные сплавы,содержащие в качестве легирующих элементов Al, Ni, Si, Mn,Fe, Cd, Be, Cr и др. Название бронзы определяется легирующи47ми элементами. Они имеют высокие механические, антикоррозионные и антифрикционные свойства, а также ряд специальных свойств (высокую электропроводность, теплопроводность,жаропрочность).

Наибольшее распространение в различных отраслях машиностроения получили алюминиевые бронзы. В зависимости от структуры и процентного содержания алюминия(до 14%) бронзы могут быть одно-, двух- и многофазными. Однофазные сплавы имеют высокие пластичные свойства и хорошо обрабатываются давлением в холодном и горячем состоянии. Двухфазные сплавы отличаются повышенной прочностью,но имеют пониженную пластичность, поэтому могут быть обработаны давлением только в горячем состоянии. Алюминиевые бронзы трудно паяются.Кремнистые бронзы содержат кремний (1…3%), а такженикель, цинк, свинец и марганец.

Они отличаются высокимимеханическими свойствами, высокой упругостью и выносливостью, коррозионной стойкостью, антифрикционными свойствами, немагнитны, удовлетворительно свариваются, паяются иобрабатываются резанием, хорошо обрабатываются давлением.Бериллиевые бронзы (1,7…2,5% Ве) являются наиболее дорогими и дефицитными из всех медных сплавов, обладают высокой химической стойкостью, износоустойчивостью и упругостью в сочетании с прочностью и твердостью, равной свойствам легированных сталей.В качестве жаропрочных бронз применяют марганцевые(Бр.Мц5) и хромистые (Бр.Х0,5) бронзы. Кадмиевые бронзыиспользуют для изготовления токоснимающих щеток, проводови других деталей, требующих высокой электропроводности ижаропрочности материала.

Свинцовистые бронзы (например,Бр.С-30) применяют для заливки подшипников (вкладыши,втулки), способных работать при высоких удельных давленияхдо 15 МПа, высоких температурах до 350°С и скоростях до4…5 м/с.1.4. Олово, свинец и их сплавы48Олово – пластичный металл белого цвета с низкой температурой плавления.

Высокая коррозионная стойкость на воздухе ив некоторых агрессивных средах, нетоксичность, хорошая адгезия со многими металлами обусловливают широкое применение олова для защитных покрытий.Олово стойко в нейтральных растворах солей, разбавленныхрастворах слабых щелочей, уксусной кислоте, молоке и фруктовых соках, в пресной и морской воде. Наибольшее количество олова используется для защитных покрытий железа, меди иих сплавов (особенно в пищевой промышленности). Оловянныепокрытия хорошо защищают медные провода от воздействиясеры, содержащейся в резине. Олово также широко применяютдля производства припоев, баббитов, бронз и легкоплавкихсплавов.Пластичное белое олово (β) устойчиво при температурах отточки затвердевания до 13,2°С, а хрупкое серое олово (α) образуется ниже этой температуры.

При отрицательных температурах происходит превращение белого олова в серое с достаточнонизкой скоростью. Самопроизвольное разрушение оловянныхизделий на холоде называют «оловянной чумой», так как переход в α-модификацию сопровождается большими объемнымиизменениями, в результате которых олово рассыпается в порошок. Контакт белого олова с серым ускоряет процесс переходаолова из пластичной в хрупкую модификацию.Введение в олово небольших добавок сурьмы, свинца,мышьяка, меди, золота, никеля, и особенно висмута, резко снижает температуру и скорость превращения β- в α-олово (0,05%висмута и 0,1% сурьмы практически полностью предотвращаютэтот переход).

Наоборот, введение в олово германия, цинка,алюминия, теллура, марганца, кобальта и магния увеличиваетскорость превращения. Серое олово можно перевести в белоепереплавкой.Свинец – пластичный металл белого цвета с низкой температурой плавления. Свинец хорошо сплавляется с другими металлами, легко наносится в расплавленном состоянии или элек49тролитически на различные металлы, хорошо поглощает вибрацию и звук, обладает хорошими смазывающими и антифрикционными свойствами, низкой проницаемостью для радиоактивных излучений. Образующаяся на поверхности свинца тонкаяплотная окисная (а также сульфатная, карбонатная, хроматная)пленка хорошо защищает его от коррозии.

Свинец стоек вовнешних условиях (в том числе и в земле), в серной и другихкислотах, в контакте со многими металлами. Стойкость в агрессивных средах повышается добавкой в свинец сурьмы, олова,серебра, кальция, мышьяка, теллура и меди.Благодаря высокой коррозионной стойкости и хорошей обрабатываемости давлением свинец широко используется в химической аппаратуре для облицовок различных резервуаров,ванн и др. Свинец является одним из лучших материалов дляуплотнителей, сальников и прокладок, работающих в широкоминтервале температур.

Из свинца изготавливают коррозионностойкие оболочки для кабелей, а благодаря низкой температуреплавления свинец применяют для производства плавких предохранителей, бойлерных пробок и др. Способность к поглощению звука и вибраций делает свинец ценным материалом дляразличного рода демпфирующих устройств (например, опорных плит на мостах). Свинец широко применяется в качествелегирующего элемента для стали, меди и других металлов с целью придания им антифрикционных свойств. Свинцово-серебряные сплавы являются хорошим протектором для стальныхизделий, работающих в солесодержащих водах. Свинец токсичен, и его содержание в воздухе не должно превышать0,01 мг/м3.

Полуфабрикаты свинца выпускаются в виде листов(толщиной 0,2…15 мм, шириной 500 и 600 мм и длиной750…1200 мм), труб (с толщиной стенок 2…10 мм и наружнымдиаметром 15…170 мм) и фольги.Для заливки вкладышей подшипников различных машиниспользуют баббиты – мягкие антифрикционные сплавы наоловянной и свинцовой основах (например, Б83 – 83% олова,остальное свинец). Для повышения твердости и ударной вязко50сти в состав баббитов вводят различные легирующие элементы:сурьму, медь, мышьяк, кадмий, никель, теллур, магний.1.5. Прочие металлы (магний, титан, цинк, кадмий)Магний и сплавы на его основе имеют малую плотность(1,76…1,99 т/м3) при сравнительно высоких механическихсвойствах (табл.

13), что позволяет использовать их в качествеконструкционных материалов легковесных машин и оборудования (деталей двигателей мотоциклов и автомобилей, отбойных молотков и т.п.), а способность хорошо противостоять ударам позволяет применять их для колес автомобилей, самолетов,орудий и др.Таблица 13Механические свойства литогои деформированного магния при 20°СНВσв, МПаЛитой магнийОтдельно литые образцы15300Деформированный магнийПрессованные прутки200400Листы холоднокатаные260500Листы отожженные190400Поковки173–Состояние материалаЕ, ГПаG, ГПа4516454545–16–––Магниевые сплавы исключительно хорошо обрабатываютсярезанием (детали оптических приборов с исключительно тонкими стенками, мелкой резьбой и др.), они очень чувствительны к знакопеременным нагрузкам, поэтому при конструировании деталей следует избегать резких переходов сечения, острыхнадрезов, образования пазов и карманов.

Для защиты от коррозии детали из магниевых сплавов оксидируют, окрашивают илисмазывают маслом или наносят неорганические пленки. Во из51бежание контактной коррозии не рекомендуется непосредственный контакт деталей из магниевых сплавов с деталями изсплавов алюминия, меди, никеля, стали, благородных металлов,а также с деревом и текстолитом (для стыковки используютсяизоляционные прокладки – фибра, пропарафиненная бумага идр.).Температура литья магния 650…710°С, он очень ковок ипластичен, при температуре 230…480°С хорошо обрабатывается давлением, температура прессования – 400…440°С, прокатки– 480…470°С, отжиг осуществляется при 340°С в течение30 мин, охлаждение на воздухе.При производстве магниевых сплавов в качестве легирующих элементов выступают: марганец (марка МА1, МА8), алюминий и цинк (МА2, МА3, МА5), а также кальций, цирконий,кадмий, неодим, серебро.Чистая поверхность, легко получаемая при обработке резанием, делает деформируемые магниевые сплавы пригоднымидля изготовления гравировальных плит, механическая обработка которых стоит дешевле таких же плит, изготовленных издругих материалов.Хорошая травимость магниевых сплавов делает их пригодными для изготовления клише, дающих более четкие отпечаткипо сравнению с другими применяемыми для этой цели металлами.Магниевые сплавы обладают наибольшей износоустойчивостью по сравнению с другими металлами, применяемыми и дляизготовления печатных форм в полиграфии.