3. материалы, устойчивые к изнашиванию в условиях больших давлений и ударных нагрузок. Например, траки гусеничных машин, крестовины рельсов, ковшей экскаваторов. Используется аустенитная сталь 110Г13Л (сталь Гадфильда) с 1,1%С и 13% Mn. Высокая износостойкость этой стали обусловлена способностью аустенита к сильному деформационному упрочнению при наклепе. Сталь плохо обрабатывается резанием, детали получают литьём. Для обеспечения однофазного состояния сталь закаляют с 1100 ^оС в воде. При наклепе на поверхности образуется большое количество дислокаций и дефектов упаковки и твердость повышается с НВ=2000 до НВ=6000. В качестве кавитационно-стойких применяют стали с нестабильной структурой аустенита о0Х18Н10Т и 30Х10Г10 – при ударе на поверхности происходит частичное мартенситное превращение, на этот процесс расходуется энергия удара.

   • Антифрикционные материалы – предназначены для изготовления опор скольжения подшипников. Для обеспечения антифрикционности материал должен обладать высокой теплопроводностью, хорошей смачиваемостью смазочным материалом, способностью образовывать на поверхности защитные пленки мягкого металла

     1. Металлические материалы

а) сплавы с мягкой матрицей и твердыми включениями; К этой группе материалов относят баббиты, бронзы и латуни.

Баббиты – мягкие антифрикционные сплавы на оловянной или свинцовой основе. По ГОСТ 1320-74 к оловянным баббитам относят - Б83 (83% Sn, 11%

Sb, 6% Cu) и Б88, к баббитам на свинцовой основе - Б16 (16% Sn, 16% Sb, 2%Cu, Pb – остальное), БС6, БН. Особую группу образуют свинцово-кальциевые баббиты ГОСТ 1209-78 – БКА и БК2. Суть структуры – матрица мягкая, состоит из твердого раствора сурьмы в олове, и твердых включений SnSb (-фаза) и Сu₃Sn.

Бронзы – используют оловянистые БрО10Ф1, БрО10Ц2 и оловянисто-цинково-свинцовистые БрО5Ц5С5, БрО6Ц6С3. Бронзы применяют для монолитных подшипников скольжения турбин, электродвигателей, компрессоров.

Латуни – заменяют бронзы в опорах трения, но уступают бронзам. Их используют при малых скоростях скольжения и невысоких нагрузках. Используют двухфазные латуни – ЛЦ16К4, ЛЦ38Мц2С2, ЛЦ40Мц3А (ГОСТ 17711-80).

б) сплавы с твердой матрицей и мягкими включениями

Свинцовистая бронза БрС30 с 30 %Pb (ГОСТ 493-79) и сплавы алюминия с оловом (ГОСТ 14113-78) – сплав А09-2 (9 %Sn и 2 %Cu). Мягкими включения в этом случае являются выделения свинца или олова. При граничном трении на поверхность вала переносится тонкая пленка этих мягких легкоплавких металлов, защищая шейку стального вала от повреждения. Сплав А09-2 применяют для отливки монометаллических вкладышей, бронзу – для наплавки на стальную ленту.

Серые чугуны – СЧ15, СЧ20, легированные антифрикционные чугуны – серые АЧС-1, АЧС-2, АЧС-3; высокопрочные АЧВ-1, АЧВ-2; ковкие АЧК-1, АЧК-2 (ГОСТ 1585-79).

2. Неметаллические материалы (подробно о неметаллических материалах в следующих материалах)

Пластмассы –термореактивные и термопластичные (полимеры) более 10 видов. Пример – термореактивная пластмасса – текстолит, из него делают подшипники прокатных станов, гидравлических машин, гребных винтов. Смазкой является вода. Из полимеров наиболее известны полиамиды – ПС10, анид. Капрон (ГОСТ 10589-73) и фторопласт (Ф4, Ф40). Коэффициент трения фторопласта по стали без смазки составляет всего 0,04-0,06, но он плохо выдерживает нагрузки – «течет».

3. комбинированные материалы – смесь металлов и неметаллов.

а) самосмазывающиеся подшипники, получаемые методом порошковой металлургии – системы железо-графит, железо-медь (2-3%)-графит, бронза-графит. Обычно вводится 1-4% графита, после спекания в материале 15-35% пор, которые заполняются маслом. При трении поры раскрываются и материал смазывается.

б) металлофторопластовые подшипники – лента подшипника состоит из 4 слоев. Верхний слой – фторопласт с дисульфидов молибдена (25% по массе) толщиной 0,01-0,05 мм. Если нагрузки большие то слой увеличивают до 0,1-0,2 мм. Второй слой примерно 0,3 мм бронзофторопластовый. Состоит из пористой бронзыБрО10Ц2, полученной спеканием порошка. Поры заполняют смесью фторопласта с 20% свинца (или фторопласта и дисульфида молибдена). Третий слой 0,1 мм – медь – обеспечивает сцепление с 4 слоем – стальной основой. 1 слой смазочный, второй – теплоотводящий. Если трение велико и нагрев происходит выше 327 ^оС, то плавится свинец. Образуется жидкая смазка.

4. минералы – естественные (агат), искусственные (рубин, корунд) или их заменители – ситаллы (стеклокерамические материалы). Из них изготавливают миниатюрные подшипники скольжения – каменные опоры. Используют в прецизионных приборах – часы, гироскопы, тахометры и т.д.

• Фрикционные материалы – применяют в тормозных устройствах и механизмах.

Многокомпонентные неметаллические и металлические спеченные материалы –

а) Неметаллические применяют при легких (до 200 ^оС, давление до 0,8 МПа) и средних (до 400 ^оС, давление до 1,5 МПа) режимах трения. Преимущественно состоят из связующего (смола, каучук), наполнителя (смесь асбеста и металлической стружки (опилок, проволоки) – медь, алюминий, свинец, латунь) и специальных добавок (оксид цинка, барит ВаSO₄). Пример – ретинакс ФК-24А – содержит 25% фенолформальдегидной смолы, 40% асбеста, 35%барита, рубленую латунь и пластификатор. В паре со сталью получают коэф.трения 0,37-0,40 – тормозных механизмы самолетов и автомобилей.

б) Металлические – тяжелые режимы (до 1200 ^оС, до 6 МПа) – на основе железа ФМК-8, ФМК-11 и меди МК-5. Эти материалы кроме металлической основы и металлических компонентов – олова, свинца и никеля, содержат неметаллические добавки – асбест, графит, оксид кремния, барит.

в) Бериллий – многодисковые тормозные системы самолетов