Вопрос 4. Области применения и особенности антифрикционных (подшипниковых) сплавов.

Легкоплавкие антифрикционные сплавы применяют для заливки вкладышей подшипников скольжения. Эти сплавы должны иметь достаточную, но не очень высокую твёрдость, чтобы не вызвать сильного износа вала; сравнительно легко деформироваться под влиянием местных напряжений; удерживать смазочный материал на поверхности; иметь малый коэффициент трения между валом и подшипником; обладать хорошей теплопроводностью и устойчивостью к коррозии.

Для обеспечения этих свойств структура сплавов должна быть гетерогенной, состоящей из мягкой и пластичной основы и включений более твёрдых частиц. При вращении вал опирается на твёрдые частицы, обеспечивающие износостойкость, а основная масса, истирающаяся более быстро, прирабатывается к валу и образует сеть микроскопических каналов, по которым циркулирует смазочный материал и уносятся продукты износа.

Наиболее широко применяют сплавы на оловянной и свинцовой основе (баббиты), сплавы на цинковой и алюминиевой основе, а также медно-свинцовые сплавы (бронзы).

Баббиты на основе олова являются сплавами тройной системы Sn-Sb-Сu. Баббиты маркируют буквой Б, за которой следует число, показывающее содержание основного компонента — Sn (остальное — Sb и Cu). Например, Б83 — баббит, содержащий 83% Sn, 10–12% Sb и 5–7% Сu) его структура состоит из матричной фазы  (твёрдого раствора Sb и Cu в Sn), первичных кристаллов промежуточной фазы Cu₃Sn и многогранных (полиэдрических) кристаллов фазы SnSb. Баббит Б83 применяют для заливки подшипников тяжелонагруженных машин (например, турбин). Более дешёвым заменителем его является свинцовистый баббит Б16 (15–17% Sn, 15–17% Sb и 1,5–2,0% Сu, остальное — Pb). Его используют для изготовления подшипников скольжения высокоскоростных двигателей, так как он хорошо воспринимает ударные и знакопеременные нагрузки.

Кальциевые баббиты (сплавы БК) применяют на железнодорожном транспорте (подшипники вагонов, подшипники коленчатого вала тепловозных дизелей и т.д.). Эти сплавы принадлежат к системе Pb-Са-Na. В некоторых из них присутствует Sn, например, в БК2 его содержится примерно 2%. Мягкой основой баббита является -фаза (твёрдый раствор Na, Са и других элементов в Pb), а твёрдой составляющей — включения РЬ₃Са. Натрий и другие элементы повышают твёрдость -фазы.

Цинковые антифрикционные сплавы марок ЦАМ 10-5 и ЦАМ 9,5-1,5, содержащие кроме Al и Cu 0,03–0,06% Mg, применяют в литом виде для изготовления монометаллических вкладышей, втулок и т.д.; сплав ЦАМ 10-5 применяют и для отливки биметаллических изделий со стальным корпусом. В деформированном виде сплав ЦАМ 9,5-1,5 используют для получения биметаллических полос со сталью и алюминиевыми сплавами методом прокатки и последующей штамповки вкладыша. Эти сплавы могут заменять бронзы для узлов трения, температура которых не превышает 100 °С. При более высоких температурах сплавы размягчаются и налипают на вал.

Алюминиевые подшипниковые сплавы — многокомпонентные сплавы алюминия с Sn, Сu, Ni и Si, имеющие гетерогенные структуры. Сплавы АО3-1 (примерно 3% Sn и 1% Сu) и А09-2 применяют для литья монометаллических вкладышей и втулок толщиной более 10 мм. Сплавы АО20-1 и АН-2,5 (примерно 2,5% Ni) предназначены для получения биметаллической ленты со сталью методом прокатки с последующей штамповкой вкладышей. Подшипники из сплава АН-2,5 можно изготавливать и литьём. При работе в тяжелонагруженных скоростных подшипниках на рабочую поверхность сплавов АОЗ-1, АО9-2 и АН-2,5 наносят слой олова или другого мягкого металла толщиной 0,02–0,03 мм.