Теплотехнический расчёт наружных ограждающих конструкций 4 страница

Наибольшее применение для изготовления подшипников получили стали ШХ6 (1,05..1,15 % С и 0,4...0,7 % Сг) и ШХ15 (0,95...1,05 % С и 1,3... 1,65 % Сг). Для обеспечения достаточной прочности и выносливости стали ШХ6 и ШХ15 должны иметь после закалки и отпуска HRC 61...65, ШХ15СГ – HRC60...64.

К износостойким сталям относится высокомарганцовистая сталь марки 110Г13Л, известная под названием стали Гадфильда. Она содержит 0,9...1,4 % С; 11,5...15 % Мп; 0,3...1,0 % Si и небольшое количество серы, фосфора, хрома, никеля и меди. Высокая износостойкость этой стали сочетается с хорошей пластичностью и ударной вязкостью. Для получения такого сочетания свойств детали из стали 110Г13Л подвергают закалке при 1050...1100 °С в воде. Свойства ее после закалки: , %_, = 40...50 %, НВ 170...230. Сталь 110Г13Л используют для отливок, работающих в условиях ударно-абразивного износа, в частности для зубьев ковшей, экскаваторов, траков гусеничных машин, железнодорожных стрелок и крестовин, бронеплит и дробилок и т. п.

6.3 Инструментальные стали, их маркировка и области применения

К инструментальным относятся стали, предназначенные для изготовления режущего, измерительного, штампового и других инструментов. Основными свойствами этих сталей являются твердость, вязкость, износостойкость, теплостойкость (красностойкость), прокаливаемость. Для некоторых инструментальных сталей большое значение имеет теплопроводность, устойчивость против налипания обрабатываемого металла на металл инструмента и др.

Инструментальные стали делят на углеродистые, легированные и быстрорежущие.

К качественным углеродистым инструментальным сталям относят стали У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13; из них изготовляют несложные по конфигурации режущие измерительные инструменты. Более сложные инструменты изготовляют из высококачественных инструментальных сталей: У7А, У8А, У9А, УНА, У12А, У13А. Это обычно заэвтектоидные стали. Для получения высокой твердости (HRC 60...62) стальные инструменты закаливают в воде с 77О...8Ю°С, при этом они прокаливаются на небольшую глубину (5... 10 мм). Структура после закалки – мартенсит и цементит. Отпуск в зависимости от назначения инструмента и требуемой твердости производится при 15О...22О°С. Углеродистые стали являются более дешевыми.

Легированные инструментальные стали получают на базе углеродистых инструментальных сталей путем легирования их хромом, вольфрамом, ванадием, марганцем, кремнием и другими элементами. Легирование приводит к большей устойчивости переохлажденного аустенита и большей прокаливаемости, чем у углеродистых инструментальных сталей. Инструменты из легированных сталей после закалки, как правило, в масле и низкого отпуска имеют твердость HRC 62...64. Эти стали отличаются также повышенной вязкостью, меньшей склонностью к деформациям и трещинообразованию при закалке. Из легированных инструментальных сталей марок 9ХС, ХВГ, Bl, XB5 и других изготавливают различные режущие инструменты, имеющие сложную конфигурацию.

Штамповые стали, применяемые при изготовлении инструментов для обработки металлов давлением, делятся на два класса в зависимости от условий работы.

В случаях деформирования металла в холодном состоянии штамповым сталям придают высокую твердость, износостойкость и вязкость, чтобы противостоять динамическим нагрузкам. С этой целью стали Х12М, 5ХВ2С, Х12Ф1 закаливают в масле с температур 1ООО...1О7О°С и подвергают низкому отпуску (15О...18О°С) до твердости HRC61...63.

Штампы для горячей обработки металлов работают в худших условиях, поэтому для их изготовления применяют достаточно сложные по составу легированные инструментальные стали. При кратковременном воздействии горячего металла на штамп используют стали 5ХГМ, 5ХНМ и др., закаливаемые с 82О...88О°С в масле и отпускаемые при 52О...57О°С. Долговременное воздействие ударных нагрузок выдерживают стали 4Х2В5ФМ, 4ХЗВФ2М2, ЗХ2В8Ф и др.

Быстрорежущие стали широко используют для изготовления режущего инструмента, обладающего большой твердостью и работающего при высоких скоростях резания. Быстрорежущая сталь относится к карбидному (ледебуритному) классу сталей. В их состав входят карби-дообразующие элементы – хром, вольфрам, ванадий, кобальт, молибден.

Высокие режущие свойства инструментов, изготовленных из быстрорежущих сталей марок Р6, Р9, Р12,Р18 (цифра после буквы показывает среднее содержание вольфрама), получают после соответствующей термической обработки: закалки с температуры

1210... 1290 °С в зависимости от марки стали с последующим отпуском. Время выдержки инструментов при температуре закалки – 2...5 мин, охлаждение их – в масле, расплавах солей и щелочей. Нагрев под закалку проводят после предварительного подогрева до температуры не менее 780

6.4 Твердые сплавы и композиционные материалы

Метал локерамические твердые сплавы представляют собой твердый раствор карбидов вольфрама, титана и тантала (WC, TiC, ТаС) в металлическом кобальте (Со). Твердые сплавы (HRA 86...92) обладают высокой износостойкостью и красностойкостью (800... 1000 °С); они делятся на три группы: одно-, двух и трехкарбидные.

Однокарбидные твердые сплавы, которые содержат карбиды вольфрама, называют вольфрамокобалътовыми (группа ВК). В марках ВК2, ВК4, ВК6, ВК8 цифра показывает процентное содержание кобальта, остальное – карбид вольфрама. Сплавы этой группы наиболее прочные, с увеличением содержания кобальта сплавы повышают сопротивление ударным нагрузкам, одновременно снижается износостойкость.

Двухкарбидные твердые сплавы помимо группы ВК содержат еще карбиды титана, поэтому их называют титановолъфрамокобальтовыми (группа ТВК). В марках Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4 цифры после буквы Т показывают процентное содержание карбидов титана, после К – содержание металлического кобальта, остальное – карбиды вольфрама. Эти сплавы менее прочны и более износостойки, чем сплавы первой группы.

Трехкарбидные твердые сплавы содержат еще и карбиды тантала и поэтому называются титанотанталоволь-фрамокобалътовыми (группа ТТК). В марках ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ20К9 цифра перед К показывает суммарное процентное содержание карбидов титана и тантала, после К – содержание металлического кобальта, остальное – карбиды вольфрама. Сплавы обладают повышенными прочностью, износостойкостью и вязкостью.

Твердые сплавы изготовляют методами порошковой металлургии: сначала прессуют шихту, а затем проводят спекание при температурах 1500...1900 °С.

Для повышения износостойкости поверхностей или восстановления начальных размеров изношенных деталей машин применяют наплавку твердыми сплавами.

Первая группа сплавов (релиты) представляет собой смесь порошков карбидов вольфрама, углерода и вольфрама. Их помещают в железную трубку, расплавляемую при наплавочных работах.

Вторая группа сплавов (сормайты) состоит из углерода, хрома, никеля, кремния и железа; выпускаются в виде прутков.

Третья группа сплавов (сталлиниты) включает в состав феррохром, ферромарганец, чугун и уголь.

Сочетания химически разнородных исходных компонентов дают возможность конструировать новые композиционные материалы под конкретные машины и специфические условия их эксплуатации. Создание композитов является перспективным направлением весьма существенного упрочнения металлических и неметаллических материалов.

Основой композитов являются матрица и наполнитель. Матрица служит для удержания, равномерного распределения и изоляции наполнителя от внешней среды, а также для перераспределения возникающих внутренних напряжений. Тип матрицы определяют классы композитов: полимерные, металлические и керамические. Наполнитель придает композиционным материалам высокую прочность, жаропрочность, а также значительно снижает их склонность к хрупкому разрушению. В качестве наполнителей используются различные волокна (волокнистые композиционные материалы), дисперсные час гиды в виде порошков (дисперсные композиционные материалы), текстильные материалы (слоистые композиционные материалы). Композит, полученный путем введения в одну матрицу двух или нескольких типов наполнителей, называется гибридным.

Наибольшее применение нашли композиты (стеклопластики, углепластики, боропластики, органопластики) на полимерной матрице. Связующими могут быть термопластичные и термореактивные полимеры, чаще всего это эпоксидные, полиэфирные, фенолформальдегидные, кремнийорганические и полиамидные смолы. К стеклопластикам относят композиты со стеклянным наполнителем. Они нашли широкое применение в промышленности.

Углепластики представляют собой композиты с углеродными наполнителями. Эти материалы используют в судостроении, автомобильной промышленности, в производстве подшипников, спортивного инвентаря и других изделий.

В боропластиках упрочнителем выступают материалы из бора, что обеспечивает им высокую усталостную прочность.

Синтетические волокна в полимерной матрице создают органопластики. Они отличаются стабильностью при действии знакопеременных нагрузок и резкой смене температуры. Это хорошие конструкционные материалы, используемые в различных отраслях народного хозяйства.

Композиты на полимерной матрицы характеризуются малой массой (плотность большинства композиционных материалов изменяется от 1,35 до 4,8 Мг/м³), химической стойкостью, прочностью и жаропрочностью, жесткостью, коррозионной стойкостью, долговечностью, термической стабильностью, технологичностью и экономичностью.

Композиты на металлической матрице представляют собой либо чистые металлы, либо сплавы на основе алюминия, магния, титана, армированные различными волокнами. В химической промышленности и в изделиях, эксплуатируемых в условиях повышенного трения, используются композиты с матрицами из меди, цинка, свинца и их сплавов. Металлическая матрица обеспечивает композитам хорошие физические (электрические, магнитные, акустические и др.) и механические свойства.

Волокна применяются двух типов: не подверженные пластическим деформациям (карбид кремния, оксид алюминия, бор, углерод, нитевидные кристаллы тугоплавких соединений) и пластически деформируемые (бериллий, вольфрам, молибден, сталь). Первая группа композитов характеризуется высокой прочностью, жаропрочностью и усталостной прочностью; вторая – лучшей технологичностью.

Композиты подобного типа характеризуются повышенной прочностью и упругостью, при этом работоспособность композита сохраняется почти до температуры плавления матрицы.

Матрицей в керамических композитах являются карбид кремния, нитриды кремния и бора, боросиликатные стекла, углерод и др. В качестве наполнителей чаще всего используются углеродные волокна.

Эти композиты имеют высокую прочность, стабильные характеристики при высоких температурах, низкую плотность, коррозионную стойкость, достаточную ударную вязкость и стойкость к перепадам температур.

7 Цветные металлы и сплавы

7.1.Алюминий и его сплавы

Алюминий – металл серебристого цвета с плотностью 2,7 Мг/м³ и температурой плавления 660 °С; имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку; не имеет аллотропических превращений.

Алюминий характеризуется высокими тепло- и электропроводностью, хорошей коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах. Последнее объясняется способностью алюминия на воздухе покрываться прочной оксидной пленкой А1₂Оз, защищающей металл от дальнейшего окисления. Алюминий характеризуется высокой пластичностью, хорошо обрабатывается давлением. Механические свойства прокатанного и отожженного алюминия высокой чистоты:

;

твердость НВ 25.

Примеси по-разному влияют на алюминий: магний и марганец снижают его тепло- и электропроводность, железо – коррозионную стойкость. Вместе с тем такие элементы, как магний, марганец, медь, цинк, никель и хром, упрочняют алюминий.

Благодаря удачному сочетанию физических, химических, механических и технологических свойств алюминий его сплавы широко применяют в различных областях народного хозяйства. Высокая тепло- и электропроводность алюминия позволяют использовать его в электротехнической промышленности, теплообменниках холодильников и др. Алюминий применяется для получения сплавов на его основе и как легирующий элемент в магниевых, медных, цинковых, титановых и других сплавах. Листовой алюминий идет как упаковочный материал, увеличилось применение алюминия в строительстве, сельском хозяйстве и др.

По способу производства изделий алюминиевые сплавы можно разделить на две группы: деформируемые (в том числе спеченные), идущие на изготовление полуфабрикатов – листов, прутков, профилей, поковок путем прокатки, прессования, ковки и т. д., и литейные, предназначенные для фасонного литья.

Деформируемые алюминиевые сплавы по объему производства составляют около 80 %. Деформируемые сплавы делятся на упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой. Наибольшую известность получили дуралюмины. Термическая обработка дуралюминов заключается в закалке при температуре 500 °С с охлаждением в воде и последующим естественным или искусственным старением.

Различают старение искусственное (выдержка при определенной температуре в течение нескольких часов) и естественное (выдержка в течение нескольких суток при комнатной температуре).

Силумины – это литейные сплавы на основе алюминия, содержащие кремний и некоторые другие элементы (АЛ2, АЛ4, АЛ9;

)•

7.2 Магний и его сплавы

Магний - металл серебристо-белого цвета с плотностью 1,74 Мг/м³ и температурой 651°С; имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку; аллотропических превращений не имеет.

Магний – химически активный металл, на воздухе окисляется с образованием оксидной пленки MgO, не обладающей защитными свойствами. Эта пленка растрескивается из-за более высокой плотности (3,2 Мг/м), чем у самого магния. Магний в слитках, а также изделия из магниевых сплавов не огнеопасны. Опасность может представлять магний в виде стружки, порошка или пыли. Взаимодействие воды с горячим и расплавленным магнием сопровождается взрывом.

Пластическая деформация магния и его сплавов происходит при повышенных температурах. Следует отметить очень хорошую обрабатываемость резанием магния и его сплавов. Магний и его сплавы легко свариваются, в особенности аргонодуговой сваркой.

Магний используется главным образом для получения сплавов на его основе и легирования алюминиевых сплавов. Благодаря большой химической активности к кислороду магний применяют в качестве раскислителя в производстве стали и цветных сплавов, а также для получения трудновосстанавливаемых металлов (титана, циркония, ванадия, урана и др.). Его используют также для получения высокопрочного модифицированного чугуна.

В последние годы на основе магния созданы сплавы с особыми физическими и химическими свойствами. Из них изготавливают аноды для источников тока, детали машин с высокими демпфирующими свойствами и др.

Для получения сплавов к магнию добавляют различные элементы, повышающие его свойства. К основным легирующим элементам относятся алюминии, цинк и марганец.

Магниевые сплавы разделяют на литейные и деформируемые. Из литейных сплавов получают детали методом фасонного литья; их маркируют буквами МЛ, что означает магниевый литейный сплав. Деформируемые сплавы используют для получения полуфабрикатов и изделий путем пластической деформации (прокатка, ковка, штамповка и т. д.). Деформируемые магниевые сплавы маркируются двумя буквами МА. За буквами МЛ и МА ставятся цифры, указывающие номер сплава.

Благодаря малой плотности сплавы на основе магния по удельной прочности превосходят некоторые конструкционные стали, чугуны и алюминиевые сплавы. При замене алюминиевых сплавов магниевыми на 25...30 % снижается масса детали. Магниевые сплавы хорошо поглощают вибрации, что очень важно для авиации, транспорта и текстильной промышленности. Удельная вибрационная прочность магниевых сплавов с учетом демпфирующей способности почти в 100 раз больше, чем у дуралюмина, и в 20 раз больше, чем у легированной стали. Большую выгоду дает применение магниевых сплавов в деталях, работающих на продольный или поперечный изгиб. Удельная жесткость магниевых сплавов при изгибе и кручении выше, чем алюминиевых сплавов, на20% и сталей на 50%. Магний и сплавы на его основе немагнитные и не даютискры при ударах и трении. Магниевые сплавы представляют особый интерес для конструкций, где масса является решающей (авиация, космическая и ракетная техника, транспортное машиностроение и др.). Они применяются в приборостроении, радиотехнике, текстильной и полиграфической промышленности.

7.3.Медь и ее сплавы

Медь – металл красного (светло-розового) цвета с плотностью 8,9 Мг/м³ и температурой плавления 1083°С; имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку; не имеет аллотропических превращений.

Широкое применение меди обусловлено рядом ее ценных свойств и прежде всего высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью, хорошей коррозионной стойкостью, хорошей жидкотекучестью и др. Медь и ее сплавы хорошо обрабатываются давлением, свариваются всеми видами сварки и легко поддаются пайке.

На структуру и свойства меди существенное влияние оказывают примеси. Так, например, алюминий, железо, мышьяк, фосфор и сурьма снижают электро- и теплопроводность меди. Примеси, нерастворимые в меди, отрицательно сказываются на механических и технологических свойствах. Так, висмут вызывает хладноломкость меди, кислород понижает пластичность и коррозионные свойства; водород делает ее хрупкой и при деформировании вызывает растрескивание. Это явление известно под названием «водородной болезни»; свинец, взаимодействуя с медью, образует легкоплавкую эвтектику (326°С) и приводит к горячеломкости меди. Кислород с медью образует соединение Си₂О, которое отрицательно влияет на пластические свойства, технологичность и коррозионные свойства. Сера с медью образует соединение CibS, которое приводит к хладноломкости и снижает пластичность при горячей и холодной обработке давлением. Фосфор повышает механические свойства ижидкотекучесть, он способствует сварке и широко применяется как раскислитель. Селен и теллур образуют с медью соединения Cu₂Se и Си₂Те, которые ухудшают свариваемость, снижают пластичность, но значительно улучшают обрабатываемость резанием.

Медь применяется для изготовления электрических проводов и кабелей, используется в качестве легирующей добавки в различные металлические сплавы; в машиностроении идет на изготовление теплообменников, сварочной проволоки, деталей и узлов подвижного состава железных дорог, судов, самолетов и т. д. На основе меди созданы важные промышленные сплавы (латуни, бронзы, медно-никелевые и др.).

Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы меди, основным легирующим элементом которых является цинк. Цвет (от красноватого до светло-желтого) и механические свойства латуни изменяются при увеличении содержания в них цинка. Их маркируют буквой Л, за которой ставится цифра, указывающая процентное содержание меди, например латунь марки Л68 содержит 68 % меди, остальное – цинк. Если латунь помимо цинка содержит другие элементы (Al, Mn, Si и др.), то после буквы Л ставят условное обозначение этих элементов (А – алюминий, Ж – железо, Н – никель, К – кремний, Т – титан, Мц – марганец и т. д.), а затем цифры, указывающие на среднее содержание элемента. Например, латунь марки ЛАЖМц 66-6-3-2 содержит 66 % меди, 6 % алюминия, 3 % железа и 2 % марганца, остальное – цинк.

По назначению латуни разделяются на деформируемые (листы, ленты, проволока, трубы и т. д.), и литейные (отливки, слитки и т. п.). Латунь, содержащая около 15% Zn, имеет золотистый цвет, хорошую стойкость против атмосферной коррозии, и ее используют вместо золота для изготовления медалей и художественных изделий. При добавке к латуни олова (до 1,5%) она приобретает стойкость в морской воде (морская латунь).

При содержании цинка более 20...30 % латунь склонна к коррозионному растрескиванию. Это явление известно под названием сезонной болезни, так как коррозионное растрескивание связано с периодами года, когда воздух насыщен влагой. Во избежание растрескивания латунь подвергается отжигу (250...300^сС), который снимает внутренние напряжения.

Литейные латуни (ЛК80-3, ЛАЖМц66-6-3-2; ЛМцНЖА60-2-1-1-1 и др.) по прочности не уступают соответствующим деформируемым латуням, но несколько хуже их по пластичности.

Бронзами называют сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, бериллием, кадмием, хромом и другими элементами. Бронзы называют но основным легирующим элементам: оловянные, алюминиевые, бериллиевые, кремнистые и т. д. Обозначают бронзы двумя буквами Бр, затем ставят первые буквы основных легирующих элементов (О – олово, Ж – железо, Ф – фосфор, Б – бериллий, X – хром и т. д.) и цифры, показывающие их процентное содержание. Так, например, БрОФЮ-1 содержит 10 олова и 1 % фосфора, остальное – медь.

Широкое применение в промышленности находят оловянные бронзы для изготовления водяной и паровой аппаратуры, подшипников, зубчатых колес, пружин и др.

Отливки из кремнистых бронз отличаются более высокой коррозионной стойкостью, механическими свойствами и плотностью. Поэтому бронзы марки Бр КЦ4-4 являются заменителями бронз марки БрОЦС5-5-5.

Бериллиевые бронзы (БрБ2 и др.) характеризуются высокой прочностью ( = 1200 МПа в закалённом и состаренном состояниях) и упругостью, химической стойкостью, свариваемостью и
обрабатываемостью резанием. Из них делают мембраны, пружины.

Свинцовые бронзы (например, Бр СЗО) являются хорошими антифрикционными материалами для подшипников.

7.4 Титан и его сплавы

Титан – металл серебристо-белого цвета с плотностью 4,5 Мг/м³ и температурой плавления 1672 °С. Имеет две аллотропические модификации: -низкотемпературную с плотноупакованной гексагональной кристаллической решеткой и -высокотемпературную (выше 882°С) с кубической объемно-центрированной решеткой.

Титан легкий, прочный, тугоплавкий, более коррозионностойкий, чем нержавеющие стали за счет возникновения оксидной пленки TiO₂. Титан обрабатывается давлением в холодном и горячем состояниях, хорошо сваривается, но плохо обрабатывается резанием.

Механические свойства титана прежде всего определяются составом: чем он чище (меньше примесей), тем ниже прочность и выше пластичность.

Воздействие примесей на титан многообразно. Азот, кислород и водород снижают пластичность; углерод – ковкость и обрабатываемость резанием; углерод и кислород – коррозионную стойкость.

Высокий уровень механических свойств, хорошая технологичность, низкая плотность и коррозионная стойкость определяют области применения титана. Он используется в качестве раскислителя при выплавке ста лей, модификатора чугунов, в литейных алюминиевых и магниевых сплавах, при производстве твердых сплавов.

Сплавы первой группы ВТ4, ВТ5, ОТ4, ВТ 18 и другие в основном легируются алюминием, в некоторых из них содержится марганец, молибден, ниобий, кремний, олово, цирконий. Сплавы отличаются повышенной прочностью при комнатной и повышенных температурах, термически стабильны, обладают низкой технологической пластичностью, особенно при содержании алюминия более 5%. Сплавы термически не упрочняются, их подвергают рекристаллизационному отжигу (65О...85О°С). Механические свойства сплавов следующие:...880 МПа,

Сплавы второй группы ВТ6, ВТ8, ВТ 14 и другие содержат алюминий, ванадий, молибден. Они характеризуются более высокой прочностью, которую можно повысить за счет закалки и старения; меньшей склонностью к водородной хрупкости, чем а-сплавы.

Сплавы третьей группы ВТЗ-1, ВТ22, ВТ 15 и другие наиболее
пластичны, но наименее прочны.

Титановые сплавы применяются в химической промышленности, судостроении, машиностроении, авиации, ракетной технике, энергомашиностроении, в машинах и оборудовании легкой и пищевой промышленности. Они успешно используются в криогенной технике (аммиачные компрессоры, холодильные установки, центробежные насосы магистральных газопроводов для северных нефтедобывающих районов, емкости для хранения жидкого водорода, азота, гелия и т.д.).

7.5 Подшипниковые сплавы и материалы

Подшипниковыми называют сплавы и материалы, предназначенные для уменьшения трения и износа в трущихся деталях машин и механизмов (подшипники, втулки и т. п.). Детали, изготовленные из этих материалов, обладают низким коэффициентом трения, хорошем прирабатываемостыо, высокой теплопроводностью и теплоемкостью, способностью удерживать на своей поверхности слой смазки, малой способностью к «схватыванию» с сопряженной деталью и устойчивостью против коррозии.

Подшипниковые сплавы и материалы делят на металлические и неметаллические. К металлическим относят легкоплавкие сплавы на основе олова, свинца, цинка и алюминия (их называют еще баббитами), а также бронзы и антифрикционные чугуны; к неметаллическим – пластмассы, древесину, резины и др. Кроме того, в качестве антифрикционных применяют пористые спеченные материалы.

Баббиты для обеспечения антифрикционных свойств должны обладать неоднородной (гетерогенной) структурой, характеризующейся наличием твердых включений в мягкой (пластичной) основе. Такая структура обеспечивает быструю приработку трущихся деталей и образование сети микроскопических каналов, по которым циркулирует смазка и уносятся продукты износа.

Лучшими являются оловянно-сурьмяные баббиты марок Б83 и В89; в них основой служит олово, содержат 7,25... 10 % сурьмы и 2,5...6,5 % меди. Характеристики баббитов следующие: прочность 90МПа, а пластичность 8 – 6...9 %, температура плавления сплавов 380 и 342°С соответственно.

Для подшипников скольжения на железнодорожном транспорте, в дизелях, газовых двигателях и других используются баббиты на основе свинца, содержащие в небольших количествах кальций, натрий и магний (БКА, БК2иБК2Ш).

Следующими по значимости являются цинковые подшипниковые сплавы ЦАМ10-5, ЦАМ5-10 и др., содержащие цинк, алюминий и медь и имеющие температуры плавления 395 и 500 °С соответственно.

Применяются также специальные алюминиевые баббиты марок АСС6-5, АСМ, АН2,5 и др., содержащие кроме алюминия сурьму, свинец, магний или никель. Они обладают (по сравнению с другими баббитами) более высокими механическими свойствами ,

Коэффициенты трения баббитов изменяются от 0,005 до 0,009.

8 Неметаллические материалы

8.1 Классификация, строение и свойства неметаллических материалов

Кроме металлов и сплавов в промышленности применяются неметаллические материалы: пластические массы, композиционные и резиновые материалы, клеи, лакокрасочные покрытия, древесина, керамика и др.

Основной составляющей частью неметаллов являются полимеры – это соединения, состоящие из макромолекул, похожих на вытянутые цепочки, отдельные звенья которых представляют собой атомные группировки (мономеры).

Макромолекулы могут содержать одинаковые или разные мономеры, а иногда – чередующиеся блоки мономеров. В связи с этим материалы называются гомополимерами (или полимерами), сополимерами и блокосо-полимерами.

По происхождению полимеры делятся на природные (натуральный каучук, асбест, целлюлоза и др.) и синтетические (полиэтилен, полистирол, полиамиды и др.).

Низкомолекулярные вещества (этилен, стирол и др.) перерабатываются в синтетические полимеры тремя способами: полимеризацией, поликонденсацией или химическим превращением.

Полимеризация представляет собой процесс соединения молекул (мономеров) без выделения побочных продуктов и изменения элементарного состава. При поликонденсации соединяются молекулы одинакового или различного строения с выделением побочных низкомолекулярных веществ. Химические превращения направлены на формирование в полимерах новых структур и придания им новых свойств.

По химическому составу полимеры делятся на органические, элементоорганические и неорганические. Основную массу составляют органические полимеры: смолы и каучуки. Их молекулярная цепочка в основном образована атомами углерода. Вводимые в основную цепь атомы различных элементов придают полимерам специфические свойства (кислород – гибкость, фтор – химическую стойкость, хлор – огнестойкость и т. д.). Присоединяются также к углеродным атомам (в качестве боковых групп) атомы водорода или радикальные группы.