Антифрикционные сплавы

Магний и его сплавы

В ряду технических легких металлов (Al, Be, Mg, Ti) наиболее легким является магний. Его плотность ─ около 1740 кг/м³, температура плавления 651^ºС. Он обладает ГПУ кристаллической решеткой. Mg ─ активный металл, энергично взаимодействующий с кислородом воздуха. Тонкая пленка оксида MgO при температуре ниже 450 ^ºС предохраняет поверхность от дальнейшего оксидирования, однако, при более высоких температурах защитные свойства оксида нарушаются, и при 623 ^ºС магний сгорает ослепительно белым пламенем. Магний обладает весьма низким, особенно в литом состоянии, комплексом механических свойств (σ_в=100…120 МПа; σ_0,2=20…30 МПа; δ=6…8 %; НВ=300 МПа; Е=45 ГПа). Прочностные свойства в значительной мере зависят от зернистости и дефектности литой структуры. Низкая пластичность Mg объясняется тем, что в металлах с гексагональной кристаллической решеткой при температуре, близкой к комнатной, скольжение происходит только по базисным плоскостям и лишь при нагреве появляются дополнительные плоскости скольжения и двойникования.

Для упрочнения магниевых сплавов широко используется эффект дисперсионного твердения с выделением дисперсных фаз типа Mg₄Al₃, MgZn₂ и др., протекающего при искусственном старении закаленных сплавов. Диффузионные процессы в магниевых сплавах протекают чрезвычайно медленно, поэтому операции термообработки имеют большую продолжительность (время выдержки при температуре закалки доходит до 24 ч.). Охлаждение при закалке ведут в горячей воде или на воздухе.

Основные виды термической обработки имеют определенные условные обозначения. Отжиг обозначают Т2, закалку ─ Т4, закалку и старение для получения максимальной твердости ─ Т6, закалку и стабилизирующий отпуск ─ Т7 и т.д. Например, МА11Т4 означает деформируемый магниевый сплав МА11, подвергнутый закалке.

По технологии изготовления магниевые сплавы подразделяют на литейные и деформируемые (литейные маркируют буквами МЛ, деформируемые ─ МА). По применению сплавы классифицируют на конструкционные (большинство сплавов) и сплавы со специальными свойствами (например, МА17 применяют для изготовления звукопроводов ультразвуковых линий задержки). По плотности сплавы подразделяют на легкие и сверхлегкие. К легким относятся сплавы, легированные литием (МА18, МА21), остальные ─ легкие. Сплавы, легированные значительным количеством иттрия (ИМВ5, ИМВ7) отличает высокая прочность и пластичность при температурах выше 250^ºС.

Сплавы цветных металлов широко применяются в качестве антифрикционных (подшипниковых) материалов. Они обладают гетерогенной структурой, состоящей из мягкой основы с равномерно распределенными включениями твердых частиц (баббиты, ряд сплавов на основе меди, цинковые антифрикционные сплавы) или из твердой основы и мягких включений (свинцовистая бронза, оловянистый алюминий).

Баббиты, например, Б83, Б18, БКА ─ сплавы на основе олова (Б83) или свинца (Б16 ─ с добавкой Sn, БКА ─ безоловянистый). Применяют баббиты для изготовления вкладышей подшипников скольжения быстроходных тяжелонагруженных машин (Б83, б88), автомобильных моторов (Б16), подшипников вагонов (БКА, БК2).

Алюминиевые подшипниковые сплавы, например АО9-2, АО20-1, работают в условиях высокой энергонапряженности (при высоких давлениях и скоростях скольжения).

Несколько уступает по антифрикционным свойствам алюминиевым сплавам свинцовистая бронза БрС30. Бронзу О5Ц5С5, латунь ЛЦ16К4 и др. применяют в качестве антифрикционных материалов при невысоких скоростях скольжения (1…3 м/с).