Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Еще больший эффект достигается при легировании молибденом. У аустенигных сталей легирование в значительно большей 60 степени влияет на сопротивление кавитационному разру- шению, чем у ферритных. В качестве легирующнх компонен- 0 тов в них используют марганец и никель. По продолжительно. 1 3 5 Н „, сти инкубационного периода и кавитационной стойкости марзерйа ганцевые стали существенно превосходят никелевые. Кавитационная стойкость резко повышается при распаде аустеРис. 3.6.
Влилние величи- нищ с образованием мартеиситной структуры Мартенсит ие ны зерна "а совр"тивле содержащий углерода, обладает низкой кавитацюнной стойко- стью. Максимальная кавитационная стойкость достигается при ние разрушению феррита (7) и аустеннта (2) (Ьщ— 0,4 % С. Дальнейшее повышение содержания углерода не приводит к увеличению кавитационной стойкости. Мартен- ситная структура обеспечивает большую кавитационную стойкость не только в сталях, но и в медных и титановых сплавах [391. Стали аустенитного класса относят к сплавам с нестабильным твердым раствором. Под влиянием деформации от воздействия захлопывающихся пузырьков при кавитации аустенит превращаетс~ в мартенсиг.
У мвртенсита, образованного в процессе деформации, субзерна имеют малые размеры, а искажения решетки проявляются в большей степени, чем у мартенснта, образованного в результате закалки. Поэтому твердость первого выше, чем второго. Такие стали хорошо сопротивляются разрушению при кавитации. Предложены два варианта получения мартенситной структуры, обладающей высокой кавитационной стойкостью 1391: 1) использование легированных хромом и марганцем стали, которые образуют нестабильные твердые растворы, способные упрочняться при деформации в процессе эксплуатации либо вследствие образования мартенсита; 2) образование в сталях безуглеродистого мартенсита, упрочняющего их при последующем старении.
К сплавам первой группы относятся аустенитные стали, типичным представителем которых является сталь ЗОХ1ОГ10 (табл. 3.31) 1391. В структуре литой стали карбиды расположены по границам зерен и двойников. После закалки от 1100 С и ковки структура стали полностью аустенитная, распад аустенита проходит очень интенсивно при пластической деформации; при этом достигается высокая степень упрочнения.
Стойкость этой стали к кавитвционным разрушениям по сравнению с другими сталями, применяемыми в гидротурбостроении, существенно выше. 178 Тобл~а~а 3.31. Химический состав, свойства и кавитациеииая стойкость некоторых еталей1 испол~ чуемых в гилротурбостроеиии Потеря массы после 6 ч испытаний. Нередко в рабочих условиях детали должны сочетать высокую кавитационную стойкость с коррозионной и абразивной стойкостью. С этой целью в хромомаргаицевые стали, содержащие, % (мас.): до 0,1 С, 13 — 17 Сг и 10-15 Мп, добавлиот 0,1-0,3 % Хт. К сплавам второй группы относятся стали с высоким содержанием никеля и низким — углерода (0,03 — 0,05 %), что позволяет при закалке получать безуглеродистый мягкий мартенсит.
Легирующие элементы подбирают с учетом того, чтобы при отпуске происходил распад пересыщенного твердого раствора с образованием интерметаллидов. Такими легирующими элементами являются алюминий и титан, которые в сочетании с никелем могут давать интерметаллиды типа МзТ1, МзА! и %э (Т|, А1). Разработан новый класс сталей, названный трипсталями, в которых превращение инициируется деформацией (Тпии~оттмюп 1пйисей Р!агггсйу). Высокая прочность и пластичность, а также кавитационная стойкость достигаются у них выбором определенного состава стали, а также режимов термической обработки и температурной деформации.
Трипстали имеют состав, % (мас.): 0,3 С, 9 Сг, $ %, 4 Мо, 2 Мп, 2 8! или 0,25 С, 25 Щ-. 4 Мо, 1,5 Мп. Эго сплавы, сочетающие самую высокую прочность и вязкость. Поэтому трипстали являются самыми надежными конструкционными материалами. Кавитационная стойкость чугунов, как пшвнло, ниже, чем стали. Наиболее слабыми участками микроструктуры, подверженными разрушению от кавитации, являются графитовые включения. Серый чугун с пластинчатым графитом обладает низкой кавитационной стойкостью.
По сравнению с серым чугун с шаровидным графитом имеет более высокую сопротивляемость кавитационным разрушениям, а белые чугуны обладают значительно большей кавитационной стойкосп ю. Кавитационная стойкость чугунов зависит не голько от формы графита, но и от прочности металлической основы на границах раздела с графитом. С целью увеличения прочности основы чугуна его легируют чаще всего никелем или молибденом.
Например, легированный серый чугун, содержащий 1 % И! и 0,28% Мо, имеет в два раза большую кавитационную стойкость, чем нелегированный !39!. Нередко в условиях воздействия кавипщии работаот детали, изготовляемые из цветных сплавов [79!. Наиболее распространенными являются медные сплавы. Различие в кавитационной стойкости медных сплавов определяется фазовым составом. Медные сплавы имеют мягкую пластичную а-фазу и твердую хрупкую р фазу. Разрушение сплава от мнкроударов прн кавнтацни на~и~ветел иа ~р~ница~ н распространяется в сторону менее прочной сг-фазы.
С увеличением количества !3-фазы и более равномерным ее распределением кавитационная стойкость возрастает. В бронзах со струкгурой а-твердого распюра повышение кввитацион- Таблица З.ЗЗ. Сравнительная стойкость броиз со структурой а- и (1-фаз Еще в большей степени легирование повышает кавитационную стойкость в бронзах со структурой р-фазы (табл. 3.33). Существенно влияет на кавитационную стойкость форма структурных составляющих.
Предпочтительной является зернистая форма, а не пластннчатая, так как она способствует меньшей концентрации напряжений и распределяет энергию удара на большую площадь. В качестве кавнтационностойких получают распространение титановые сплавы. Наиболее высокой стойкостью обладают сплавы, содержащие до 70 % (об.) р-фазы и мелкодисперсные выделения а-фазы [391 (рис. 3.7). В титановых спла- 280 80 0 10 20 30 40 50 60 тасс,ч вах, так же как и в медных, кавитационная стойкосп во многом определяется фазовым составом.
Химический состав сплавов, содержащих р-фазу, приведен в табл. 3.34 [771. Титвиовые (а+ р)-сплавы подразделяют на упрочняемые и не упрочняемые после закалки. Высокопрочные (термически упрочняемые) титановые сплавы марок ВТ6, АТ-6, ВТ3-1, ВТ14, ВТ16, ВТ22, ВТ23, ВТ ! 5 содержат от 4 до 85 % (об.) р-фазы. Рнс. 3.7. Кавитационная стойкость тить новых сплавов в зависнмосш от фазового состава и времени испытании: 1-а-фаза; 2- а+ т(зма(40 зь(об.) 13-фазы+ + 60 ЗЬ (об,) а-фазы); 3 — 40 ЗЬ (об.) б.фазы+ + 60 зЬ (об.) а-фазы (аысокодиснсрсноа); 4 — Р.фазК 3- р фаза + ам~аза; б — 70 зЬ (сб.) р-фазы + 30 зь (об.) а-фазы 180 ной стойкости доспавется легированием.
В табл. 3.32 это цроснеживаегся на примере различных бронз, легированных кремнием, бериллием, марганцем и др. [391. Табаиуа 3. 32. Сравнительная стойкость бронз со структурой а-фазы Таблица 3.34. Химический состав твтаиевых еплавев (еетальиее Т1), У» (мас.) Антифрикционные материалы предназначены для использования в различных подшипниках скольжения, применяемых чаще, чем подшипники качения. К числу таких подшипников относятся: гидродинамические и гидростатические, газодинамические и газостатические, самосмазывающиеся с твердой смазкой, самосмазывающиеся пористые (пропитанные жидким или пластичным смазочным материалом) и др. К антифрикционным материалам предъявляют определенные требования.
Они долж; ны обладать: 1) по возможности низкими значениями козффициента трения (для снижения потерь на трение); 2) высокой износостойкостью; 3) способностью быстро прирабатываться и легко приспосабливаться к ужесточению условий работы трибосистемы (вторичная приработка); 4) повышенной сопротивляемосп ю к заеданию и задиру; 5) хорошими свойствами совместимости трибосистемы; б) достаточной прочностью и сопротивляемостью усталостным, кавитационным, коррозионным и абразивным повреждениям.
Различают металлические и неметаллические (полимерные, древесные, графитовые и др.) комбинированные (металлополимерные, графитометаллические и др.) антифрикционные материалы, 3.6.1. Металличеекие материалы Наиболее распространенными являются сплавы на основе свинца и олова (баббиты), медные (бронзы и латуни), алюминиевые и цинковые сплавы. В меньшей мере используют чугуны и стали. Баббиты. Наиболее давними подшипниковыми материалами являются мягкие сплавы на оловянной и свинцовой основах [б31. Баббиты обладают низкой твердостью 13-32 НВ, имеют невысокую температуру плавления (240-320 С), повышенную размягчаемость (9-24 НВ при 100 С), отлично прирабатываются и обладают высокими антифрикционными свойствами, В то же время у них низкое сопротивление усталости, что влияет на работоспособность подшипников.
151 В России стандартизованы две группы сплавов (табл. 335) [24). В 1981 г, литейные сплавы на основе свинца и олова для многослойных подшипников регламентированы международным стандартом ИСО 4381 — 91. Наиболее распространенные в зарубежной пракгике баббнты, их химический состав и свойства приведены в табл. 3.36 — 3.38. Таблица 3.35. Химический состав баббнтев, применяемых в России Зв РЬ ЗЬ С С !Ча Ы' Са МВ ГОСТ! 320- 14 Основа 0,15-0,25 0,8-1,2 1,0-1,5 Основа 0,1-0,5 0,1-0,7 ГОСТ!209-Ю БКА'~ БЮ 0,95-1,! 5 0,30-0,55 0,65-0,90 0,95-1,! 5 1,5-2,1 1,5-2,1 1,5-2,1 0,01-0,05 О,ОЗ-О, 09 ' Сплав также содержит 0,5-0,9 Аз.
' То же 0,05-0,20 А!. То же 0,4-0,6 Уп. Тайпща 3.36. Химический состав литейных свинцовых н еловяиных баббнтоа, % (мас.) (ИСО 4381-91) РЬ ЗЬ Зп Си Аз Сд ЬП Ре Марка сплава 80,0-84,0 0,9-1,7 РЬЗЫ 58пАз 0,8-1,2 0,7 0,7 0,7-1,5 0,7 0,02 0,05 0,3 -0,7 71,0-77,0 70',0-78,0 80,0-86,0 9,0-11„0 8,0-10,0 5,0-7,0 РЬЗЫ 58п10 РЬБЫ48п9СпАз О,б 0,3-1,0 0,1 0,1 0,2-0, 6 РЬЗЬ!ОЗпб 0,1 0,1 1,0-3,0 11,0-!З,О ЗпБЫ2СпбРЬ 79,0-81,0 5,0-7,0 0,1 0,1' 0,5 7,0-8,0 7,0-8,0 88,0-90„0 88,0-90,0 ЗпЗЬВСи4 ЗпЗЬВСи4Сд 0,35 0,35 3,0-4,0 3,0-4,0 О,! 0,05 0,1-0,5 0,8-1,2 Примечание. Все свинцовые баббиты содержат О,! % В1; 0,005% А! и 0,2% других элементов, а оловянные — 0,08 % В1; 0,005 А1; 0,005 Хп и 0,2 % других элементов (кроме ЗпЗЫ2СибРЬ, где другпх элементов содержится 0,4 %). ~$ р Ф2 В отдельных случаях допускается до 0,8%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
