Антифрикционный чугун

        Общая характеристика.


        Антифрикционные сплавы, предназначенные для применения в узлах трения со смазкой, должны обеспечивать нормальную работу трущихся деталей как в период приработки, так и при последующей эксплуатации, без заедания и образования задиров, а также обладать высокой износостойкостью. Они должны характеризоваться низким коэффициентом трения при работе в паре с контртелом (обычно со сталью) и обеспечивать сохра­нение пленки смазки на поверхности трения в широком диапа­зоне нагрузок, скоростей скольжения и температур.
Антифрикционные чугуны (ГОСТ 1585—85), содержащие в структуре, включения пластинчатого, компактного и шаровид­ного графита, достаточно полно отвечают указанным требова­ниям. Перлитная, перлито-ферритная и аустенитная структуры металлической основы этих чугунов сообщают им хорошие не­сущую способность при трении и износостойкость. Дополнитель­ное повышение износостойкости антифрикционных чугунов обе­спечивается наличием в их структуре небольших количеств цементита и фосфидной эвтектики, имеющих высокую микро­твердость. Включения графита способствуют эффективному самосмазыванию при трении и хорошему удержанию смазочных масел, гарантируя наличие пленки смазки в самых тяжелых условиях трения и предотвращая заедание. Кроме того, вслед­ствие наличия в структуре включений графита чугун имеет вы­сокую теплопроводность, что обеспечивает хороший теплоотвод от поверхностей трения и нормальные тепловые условия работы узла трения.
Основными преимуществами антифрикционных чугунов в сравнении с цветными антифрикционными сплавами (оловян­ными и безоловянными бронзами, цинковыми и алюминиевыми сплавами, оловянными и свинцовыми баббитами) являются высокая износостойкость, хорошая работоспособность при высо­ких давлениях и граничной смазке, а также низкая стоимость. Так, например, баббиты из-за своей низкой прочности      (Ϭв со­ставляет 40—100 МПа) не способны выдерживать больших дав­лений, а вследствие низкой температуры плавления (340— 470 °С) – относительно небольшого нагрева в зоне трения. Большинство цветных антифрикционных сплавов содержит ост­родефицитные и дорогостоящие элементы (олово, свинец, медь, цинк и другие), что сдерживает применение этих сплавов. При выборе антифрикционного материала следует также учитывать, что повышение температуры в зоне трения оказывает меньшее влияние на изменение величины коэффициента трения чугуна (по стали), чем бронзы или баббита.
 

        Марки чугуна и основные свойства.


      ГОСТ 1585—85 устанавливают 10 марок антифрикционного чугуна для отливок, работающих в узлах трения со смазкой. Стан­дарт регламентирует химический состав (табл. 12.1), микро­структуру и твердость (табл. ) антифрикционных чугунов.
Чугуны марок АЧС-1—АЧС-6 — серые, с пластинчатым гра­фитом и различной структурой матрицы.
Чугуны марок АЧС-1—АЧС-4 имеют преимущественно пер­литную структуру металлической основы за счет легирования небольшими добавками меди, хрома, никеля, титана или сурьмы. Наличие 0,15—0,40 % фосфора в составе этих чугунов обеспе­чивает формирование в их структуре высокотвердой фосфидной эвтектики.
Чугун марки АЧС-5 содержит 7,5—12,5% марганца и имеет аустенитную металлическую основу с включениями пластинча­того графита и марганцевых карбидов, от количества которых, а также наличия мартенсита зависит его твердость (НВ 140— 290). Оптимальное содержание марганца в чугуне марки АЧС-5 для обеспечения аустенитной структуры матрицы в отливках различной толщины (Ɩ), приведены ниже:
Ɩ, мм                                       Мn, %
От 5 до 10                    От 7,5 до 8,5
Св. 10 до 20                  Св.  8,5 до 9,5
Св. 20 до 30                  Св.  9,5 до 10,5
Св. 30 до 40                  Св. 10,5 до 11,5
Св. 40 до 60                  Св.11,5 до 12,5
 
Чугун марки АЧС-6 легирован 0,5—1,0 % РЬ и 0,5—1,0 % Р. Он имеет перлитную металлическую основу, а также фосфидную эвтектику в своей структуре.