книги / Основы металловедения и термообработки

Титановые (а + Р)-сплавы весьма разнообразны по свойст­ вам, так как благодаря легированию возможно не только изме­ нять соотношение а- и (3-фаз в отожженном состоянии, но и проводить закалку с последующим старением. Упрочняющая термообработка титановых сплавов подобна термообработке стали (закалка с 800-950 °С и старение при 450-600 °С), но эф­ фект упрочнения значительно меньше.

Сплав ВТ6 - это самый универсальный по применению (включая протезы в хирургии), из которого получают все виды полуфабрикатов. Более легированный и значительно более прочный сплав ВТ22 используется для изготовления тяжелонагруженных деталей большего сечения, которые невозможно прокалить насквозь из-за малотеплопроводности титановых сплавов. Сплав ВТ9 наиболее жаропрочный из (а + р)-сплавов широко используют для изготовления деталей компрессоров авиационных двигателей (дисков, лопаток и др.), работающих при температурах до 500 °С и ресурсе до 500 ч.

Псевдо (3-сплавы, высоколегированные, в основном V, Mo, Cr (А1 - до 3 %), подвергаются термообработке (закалка + отпуск) на высокую прочность, достигающую в зависимости от состава сплава а в 1300-1800 МПа. Из них наиболее распространен сплав ВТ15 (листы, полосы, прутки), рекомендуемый для работы при температуре до 350 °С.

Используемые для литья титановые сплавы имеют те же составы, что и деформируемые, но в них допускается большее содержание примесей. В конце марки литейных сплавов ставит­ ся буква Л. При одинаковой с деформируемыми полуфабрика­ тами прочности отливки имеют меньшие характеристики пла­ стичности, ударной вязкости и усталостной прочности. Напри­ мер, у прутков из сплава ВТ5 ô > 10 % и KCU £ 50 Дж/см2, а у отливок из сплава ВТ5Л 5 > 6 % и KCU > 30 Дж/см2.

Технически чистый титан ВТ1Л и сплав ВТ5Л, обладаю­ щие высокой коррозионной стойкостью и хорошей свариваемо­ стью, широко используют для отливки деталей химического машиностроения, в частности корпусов и рабочих колес насосов

перекачки агрессивных жидкостей, патрубков, задвижек и дру­ гой арматуры. Сплавы ВТ20Л, ВТ6Л, ВТ9Л используют в авиа­ ционной промышленности, в частности взамен штамповок. Сплавы ВТ20Л и ВТ9Л применяют как жаропрочные для работы при температурах до 500 °С.

11.4. Магний и его сплавы

Магний - металл серебристо-белого цвета, плавится при 650 °С, имеет гексагональную плотноупакованную кристалли­ ческую решетку, не претерпевает полиморфных превращений. Его плотность 1,74 г/см3, то есть он значительно легче алюми­ ния. Модуль упругости Е - 44 ГПа.

Оксидная пленка на магнии обладает защитными свойства­ ми до температуры ниже 450 °С. При нагреве на воздухе до 623 °С магний воспламеняется, а влажная магниевая пыль вос­ пламеняется при 360 °С. Во избежание возгорания отливок при термообработке, их перед загрузкой в печь очищают от пыли, стружки и заусенец.

Для защиты от коррозии детали из магниевых сплавов ок­ сидируют или наносят на них лакокрасочные покрытия и эмали.

Первичный магний выпускают трех марок: Мг96, Мг95, Мг90 (содержание Mg соответственно 99,96; 99,95 и 99,90 %).

Основными легирующими элементами магниевых сплавов являются Al, Zn, Мп, дополнительно вводят Zr, Nd, Li, Cd и др. Легирование повышает механические свойства магния как при комнатной температуре (Al, Zn, Zr), так и при повышенной тем­ пературе (Nd, Ce, Th). Цирконий эффективно модифицирует структуру сплавов магния: добавка 0,5-0,7 % Zr уменьшает раз­ мер зерна в 80-100 раз, что особенно важно для отливок.

Различают деформируемые и литейные магниевые сплавы (маркировка MA и МЛ с условным номером сплава), обычно близ­ кие по составу (табл. 20); пластичность отливок заметно ниже.

Кроме коэффициента трения критерием оценки подшипниковых материалов служат допустимые значения параметра PV (давле­ ние на опору х скорость скольжения). Для подшипников сколь­ жения используют металлические сплавы, неметаллы, комбини­ рованные материалы, минералы.

Металлические материалы предназначены для работы под­ шипников со смазкой. Их подразделяют на два типа: первый - сплавы с мягкой матрицей и твердыми включениями и второй - сплавы с твердой матрицей и мягкими включениями.

Кпервому типу относят боббиты (сплавы олова с сурьмой

имедью, названы по фамилии изобретателя) и медные сплавы - латуни и бронзы. Боббиты бывают на оловянной основе типа Б83 (83 % Su, 11 % Sb, 6 % Си), Б88 и на свинцовой основе типа

Б16 (16 % Sn, 16 % Sb, 2 % Си), БС6, БНЗ и дешевые РЬ-Са боббиты БК2 и БКА. Структура боббитов содержит включения твердых фаз (SnSb, Cu^Sb и Cu3Sn) в мягкой матрице (твердый раствор сурьмы в олове или в свинце). В связи с тем, что бобби­ ты имеют наилучшие антифрикционные свойства, но относи­ тельно низкое сопротивление усталости, их применяют только для тонкого (< 1 мм) покрытия рабочей поверхности опоры скольжения. Их используют для подшипников, работающих при больших скоростях и нагрузках (дизели, паровые турбины). Боббиты имеют очень хорошие литейные свойства и при залив­ ке прочно соединяются с материалом вкладыша (бронза или сталь). В связи с высокой стоимостью и дефицитностью олова они все чаще вытесняются менее дорогими, но более теплостой­ кими и теплопроводными свинцовыми бронзами.

Бронзы оловянисгые (БрО10Ф1, БрОЮЦ2) и оловянисто- цинко-свинцовистые (Бр05Ц5С5, БрОбЦбСЗ) применяют для мо­ нолитных подшипников скольжения паровых турбин, электродви­ гателей компрессоров, работающих при значительных нагрузках и скоростях скольжения.

Латуни уступают бронзам по антифрикционным свойствам. Двухфазные латуни ЛЦ16К4, ЛЦ38Мц2С2, ЛЦ40МцЗА и др.

применяют при малых скоростях (< 2 м/с) и низких нагрузках (опоры трения приборов).

К сплавам второго типа относится свинцовистая бронза БрСЗО (30 % РЬ), БрОС5-25 и алюминиевые сплавы типа А09-2 (9 % Sn, 2 % Си), при работе которых тонкая пленка свинца или олова переносится на шейку скользящего вала и защищает ее от повреждения. К антифрикционным сплавам этого типа относят­ ся также графитосодержащие чугуны.

Рис. 102. Схема строения четырехслойного металлического подшипника скольжения:

1- сплав свинца и олова; 2 - никель;

3 - свинцовистая бронза; 4 - сталь

В настоящее время распространены многослойные под­ шипники, схема одного из которых, применяемого в автомо­ бильном двигателе, приведена на рис. 102.

список

РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Материаловедение / под ред. Б.Н. Арзамасова. - М.: Издво МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.

2.Материаловедение и технология конструкционных мате­ риалов / под ред. Ю.П. Солнцева. - М.: МИСиС, 1996.

3.Материаловедение и технология конструкционных мате­ риалов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман [и др.]. - М.: Высшая шко­ ла, 2000.

4.Технология металлов и материаловедение / под ред. Л.Ф. Усовой. - М.: Металлургия, 1987.

5.Технология металлов и конструкционные материалы / под ред. Б.А. Кузьмина. - М.: Машиностроение, 1989.

ОГЛАВЛЕНИЕ