1. Оловянно-свинцовые и оловянные припои

 

Марка	Основные компо­ненты, % (свинец - остальное)		Температура плавления, °С		Назначение
	олово	другие элементы	солидус	ликви­дус
ПОС-90	90	—	183	220	Пайка и лу­жение пи­щевой посу­ды и меди­цинской аппаратуры
ПОС-61	60	—	183	190	Пайка и лу­жение электро- и радиоаппа­ратуры, пе­чатных схем
ПОС-40	40	—	183	238	Пайка дета­лей из оцин­кованного железа
ПОС-61М	60	Медь 2	183	192	Пайка тон­кой медной проволоки и фольги
ПОССу-50-0,5	50	Сурьма до 0,5	183	216	Пайка авиа­ционных радиаторов
ПОССу-30-0,5	30	То же	183	255	Пайка лис­тового цин­ка, радиа­торов
ПОССу-40-2	40	Сурьма 1,5…2,0	185	229	Пайка хо­лодильных установок
ПОССу-18-2	18	То же	186	270	Пайка в ав­томобиль­ной промы­шленности
ПОССу-4-6	4	Сурьма 5…6	244	270	Пайка и лу­жение в ав­томобильной промыш­ленности
П250А	80	Цинк 20	200	280	Пайка дета­лей из алю­миниевых сплавов

 

Оловянно-свинцовые припои широ­ко применяют во всех отраслях промышленно­сти. Для снижения охрупчивания олова при низ­ких температурах в состав припоев вводят сурь­му. Оловянно-свиниовые припои имеют низкую коррозионную стойкость во влажной среде. В этих условиях паяные соединения необходимо защищать лакокрасочными покрытиями.

Оловянные припои имеют высокую прочность, пластичность и коррозионную стой­кость. Их применяют при пайке радиотехниче­ской и электронной аппаратуры.

Медно-цинковые припои (латуни) широко применяют для пайки большинства металлов (табл. 2). Для повышения прочности паяных соединений в медно-цинковые припои вводят олово, никель и марганец. Добавки олова понижают температуру плавления латуни, повышают коррозионную стойкость и улучшают жидкотекучесть припоя.

 

2. Медно-цинковые припои

Марка	Основные компо­ненты, % (цинк - остальное)		Температура плавления, °С			Назначение
	медь	другие элементы	солидус	ликви­дус
ПМЦ-36	36	—	800	825	Пайка латуней и бронз с со­держанием не более 68% меди
ПМЦ-48	48	—	850	865	Пайка латуней и бронз с со­держанием более 68 % меди
ПМЦ-54 Л63 Л68	54 63 68	— — —	876	880 905 938	Пайка стали, жести, медных сплавов
ЛЖМц-57-1,5-0,75   ЛНМц-50-2	57   50	Марга­нец, же­лезо по 1 Никель, марганец по 2	865   849	873   872	Пайка инструментов
МцН-48-10	48	Никель 10	—	985	Пайка чугуна

 

При пайке сложных изделий со швами на вертикальной стенке применяют пастообразные и порошковые припои. Легкоплавкие па­стообразные   припои   состоят   обычно из трех частей: порошкообразного припоя, флюса и загустителя. Так, пасту состава: припой Пор ПОССу-30-2 (70%), вазелин (20%), бензойная кислота (1,2%), аммоний хлористый (1,2%) и эмульгатор ОП-7 (0,6%) — применяют для пай­ки стальных, медных и никелевых изделий.

Тугоплавкие, порошкообразные припои применяют для пайки твердосплавных пластин при производстве режущего инструмен­та. Состав припоя: ферромарганец (40%), фер­росилиций (10%), чугунная стружка (20%), медная стружка (5%), толченое стекло (15%) — плавится при температуре 1190—1300°С.

Требования к сплавам. Антифрикционные сплавы предназначены для повышения долговечности трущихся поверхностей машин и механиз­мов. Трение происходит в подшипниках сколь­жения между валом и вкладышем подшипника. Поэтому для вкладыша подшипника подбирают такой материал, который предохраняет вал от износа, сам минимально изнашивается, создает условия для оптимальной смазки и уменьшает коэффициент трения. Исходя из этих требова­ний, антифрикционный материал представляет собой сочетания достаточно прочной и пластич­ной основы, в которой имеются оперные (твер­дые) включения. При трении пластичная основа частично изнашивается, а вал опирается на твер­дые включения. В этом случае трение происхо­дит не по всей поверхности подшипника, а смаз­ка удерживается в изнашивающихся местах пла­стичной основы.

Антифрикционными сплавами служат сплавы на основе олова, свинца, меди или алюминия, обладающие специальными антифрикционными свойствами (см. табл.). Антифрикционные свойст­ва сплавов проявляются при трении в подшипни­ках скольжения. Это в первую очередь, низкий коэффициент трения, хорошая прирабатываемость к сопрягаемой детали, высокая теплопро­водность, способность удерживать смазку и др. Из антифрикционных сплавов наиболее широко применяют баббит, бронзу, алюминиевые спла­вы, чугун и металлокерамические материалы.

Антифрикционные сплавы хорошо прирабаты­ваются в парах трения благодаря мягкой основе — олову, свинцу или алюминию. Более твер­дые металлы (цинк, медь, сурьма), вкрапленные в мягкую основу, способны выдерживать боль­шие нагрузки. После приработки и частичной деформации мягкой основы в ней образуются уг­лубления, способные удерживать смазку, необхо­димую для нормальной работы пары.

 

Антифрикционные сплавы

Материал	Марка	Условия применения		Назначение
		Давление, Мпа	Окружная скорость, м/с
Баббит	Б88   БС6	20   15	50   —	Подшипники быстро­ходных дизелей   Подшипники авто­тракторных двигате­лей
Бронза	БрОЦС5-5-5	8	3	Подшипники элект­родвигателей центро­бежных насосов
Латунь	ЛМцЖ52-4-1	4	2	Подшипники роль­гангов, конвейеров, редукторов
Чугун	АЧС-1 АЧС-5 АЧВ-1   АЧК-1 АЧС-3 АЧК-2	25 20 20   20 6 12	5 1,2 1,0   2,0 0,75 1,0	Для работы с закаленным или нормализованным   С термически необработанным валом (в стадии поставки)
Металлокерамика	Бронзо-графит   Железо-графит	12-18 0,8-1,2   15 0,6-1,0	0,1 4,0   0,1 4,0	Подшипники конвейеров сельскохозяйственных и других машин; подшипники, работающие в мес­тах труднодоступных для подачи смазки

 

Сплавы. Баббиты — антифрикционные ма­териалы на основе олова или свинца. Их приме­няют для заливки вкладышей подшипников скольжения, работающих при больших окруж­ных скоростях и при переменных и ударных на­грузках. По химическому составу баббиты клас­сифицируют на три группы: оловянные (Б83, Б88), оловянно-свинцовые (БС6, Б16) и свинцо­вые (БК2, БКА). Последние не имеют в своем составе олова.

Лучшими антифрикционными свойствами об­ладают оловянные баббиты. Микроструктура оловянносурьмяномедного баббита Б83 состоит нз мягкой основы, представляющей со­бой твердый раствор на базе олова. Твердыми частицами являются кубические включения SnSb и игольчатые кристаллы включений Cu₃Sn.

Баббиты на основе свинца имеют несколько худшие антифрикционные свойства, чем оловян­ные, но они дешевле и менее дефицитны. Свин­цовые баббиты применяют в подшипниках, рабо­тающих в легких условиях. В марках баббитов цифра показывает содержание олова. Например, баббит БС6 содержит по 6% олова и сурьмы, остальное — свинец.

Для оловянных и оловянно-фосфористых бронз характерны высокие анти­фрикционные свойства: низкий коэффициент тре­ния, небольшой износ, высокая теплопровод­ность, что позволяет подшипникам, изготовлен­ным из этих материалов, работать при высоких окружных скоростях и нагрузках.

Алюминиевые бронзы, используемые в качестве подшипниковых сплавов, отличаются большой износостойкостью, но могут вызвать по­вышенный износ вала. Их применяют вместо оловянных и свинцовых баббитов и свинцовых бронз.

Свинцовые бронзы в качестве под­шипниковых сплавов могут работать в условиях ударной нагрузки.

Латуни по антифрикционным свойствам уступают бронзам. Их используют для подшип­ников, работающих при малых скоростях и уме­ренных нагрузках.

Из-за дефицитности олова и свинца применя­ют сплавы на менее дефицитной основе, напри­мер алюминиевые сплавы. Алюминие­вые сплавы обладают хорошими антифрикцион­ными свойствами, высокой теплопроводностью, хорошей коррозионной стойкостью в масляных средах и достаточно хорошими механическими и технологическими свойствами. Их применяют в виде тонкого слоя, нанесенного на стальное ос­нование, т. е. в виде биметаллического материа­ла. В зависимости от химического состава раз­личают две группы сплавов.

Сплавы алюминия с сурьмой, медью и дру­гими элементами, которые образуют твердые фазы в мягкой алюминиевой основе. Наиболь­шее распространение получил сплав АСМ, со­держащий сурьму (до 6,5%) и магний (0,3—0,7%). Этот сплав хорошо работает при высо­ких нагрузках и больших скоростях в условиях жидкостного трения. Сплав АСМ широко приме­няют для изготовления вкладышей подшипников коленчатого вала двигателей тракторов и авто­мобилей.

Сплавы алюминия с оловом и медью, на­пример АО20-1 (20% олова и до 1,2% меди) и А09-2 (9% олова и 2% меди). Они хорошо ра­ботают в условиях сухого и полужидкого трения и по антифрикционным свойствам близки к баб­битам. Их используют для производства под­шипников в автомобилестроении, транспортном и общем машиностроении.

Для работы в подшипниковых узлах трения применяют специальные антифрикционные чугуны. Изготовляют три типа антифрикцион­ного чугуна: серый, высокопрочный с шаровид­ным графитом и ковкий (см. табл.). Антифрик­ционный чугун идет на изготовление червячных зубчатых колес, направляющих для ползунов и т. п. деталей машин, работающих в условиях трения.

Металлокерамические сплавы по­лучают прессованием и спеканием порошков бронзы или железа с графитом (1—4%). Пори­стость сплава 15—30%. После спекания спла­вы пропитывают минеральными маслами, смаз­ками или маслографитовой эмульсией. Сплавы хорошо прирабатываются к валу, а наличие смазки в порах способствует снижению износа подшипника.

Твердые сплавы. Твердые сплавы изготовля­ют на основе тугоплавких карбидов, обладаю­щих высокой твердостью, прочностью, износо­стойкостью, жаростойкостью. Эти свойства со­храняются достаточно высокими при нагреве до 800—1000°С. По способу производства твердые сплавы делят на литые и металлокерамические, получаемые спеканием порошков карбидов вольфрама, титана и тантала с кобальтом. Послед­ний вводят для придания сплавам  вязкости.

Литые твердые сплавы изготовляют в виде специальных электродов (ГОСТ 10051—75), пригодных для наплавки (наварки) на инструмент или детали. Сплавы В2К, ВЗК (стеллиты), сормайт относят к литым сплавам. Стеллиты представляют собой сплавы на осно­ве вольфрама, хрома и кобальта. Эти сплавы на­плавляют на рабочую поверхность новых или изношенных деталей и инструментов: штампов, ножей для резания металла, центров токарных станков и др. Наплавку осуществляют с по­мощью ацетиленокислородного пламени или электрической дуги. Наплавленный слой стел­лита имеет структуру эвтектики, состоящей из твердого раствора и карбидов хрома. Механиче­ские свойства наплавленного слоя будут тем вы­ше, чем больше скорость его охлаждения, так как зерна будут получаться мельче. Наплавлен­ный слой термической обработке, не подвергают. Детали или инструмент, предназначенные для наплавки, изготовляют из углеродистой стали, этим достигается экономия дорогостоящих ле-. тированных сталей. Наплавлять указанные спла­вы можно как на стальные, так и На чугунные детали.

К литым твердым сплавам относят также сормайты — высокоуглеродистые хромистые сплавы на железохромовой основе. Они представляют со­бой либо заэвтектический высокохромистый чу­гун со структурой первичных карбидов и эвтекти­кой (сормайт № 1), либо доэвтектический белый хромистый чугун со структурой перлита и кар­бидной эвтектики (сормайт № 2). Сормайты из­готовляют в виде прутков диаметром 5—7 мм и применяют для наплавки чугунных и стальных деталей и инструментов, работающих при нор­мальных и высоких температурах в условиях трения скольжения. Слой, наплавленный сормай-том № 1, имеет твердость НКС 48—50. Термиче­ской обработке его не подвергают. Слой, наплав­ленный сормайтом № 2, подвергают отжигу при температуре 850—900° С с последующей закалкой в масле и высоким отпуском. Стойкость деталей и инструмента, покрытых литыми твердыми спла­вами, повышается в 12 раз и более. Зерни­стые (или порошкообразные) твердые сплавы изготовляют в виде порошка или круп­ки с величиной зерна 1—3 мм. К зернистым спла­вам относят сталинит, применяют в качестве за­менителя стеллитов для повышения износостой­кости деталей сельскохозяйственных машин, бу­ровых долот и т. д. Сталинит содержит 8% С, 13% Мn, 3% Al, 18'% Сr и др. Зернистые сплавы используют как наполнитель трубчатого электро­да или в виде присадочного порошка для наплавки. Наплавку производят различными способами, чаще всего применяют различные виды электро­дуговой сварки.

Металлокерамические твердые сплавы представляют собой твердый раствор карбидов вольфрама (WС), титана (ТiС), танта­ла (ТаС) в металлическом кобальте (Со). Изде­лия из металлокерамических сплавов выпускают в виде пластинок для, оснащения рабочей части металлорежущего инструмента (резцов, сверл, фрез, разверток).

Металлокерамические твердые сплавы (ГОСТ 3882—74) подразделяют на три группы: вольфрамовую, титановольфрамовую, титанотанталовольфрамовую.

Вольфрамовые твердые сплавы (например, ВК3, ВК3М, ВК6, ВК8, ВК8В и др.) применяют при обработке хрупких материалов: чугуна, бронзы, фарфора, стекла. Спла­вом ВК6М оснащают режущий инструмент для чистовой и получистовой обработки отбеленных чугунов, жаропрочных сталей, пластмасс. Спла­вом ВК8В оснащают инструмент для бурения, волочения, чернового точения жаропрочных и не­ржавеющих сталей. Буква В в конце марки ука­зывает, что сплав крупнозернистый, буква М — мелкозернистый.

Мелкозернистые и крупнозернистые вольфра­мовые высококобальтовые твердые сплавы ВК20, ВК25, ВКЗО и новые твердые сплавы ВК15В, ВК20В и ВК25В, обладающие высокой проч­ностью и ударной вязкостью, применяют для из­готовления твердосплавных штампов, работаю­щих в условиях больших ударных нагрузок. Стой­кость твердосплавных штампов по сравнению со стальными возрастает в 30—50 раз, чем обеспе­чивает большой экономический эффект.

Титановольфрамовые твердые сплавы (Т5К10, Т15К6, Т30К4 и др.) пред­назначены для обработки вязких материалов: стали, латуни. Сплавом Т5К10, например, осна­щают режущий инструмент для чернового точе­ния, а также чернового и чистового строгания сталей по корке и окалине (включая стальные тюковки, штампованные заготовки и отливки). Титанотанталовольфрамовые твер­дые сплавы ТТ7К12 и ТТ10К8Б использу­ют для черновой обработки стальных поковок. Эти сплавы имеют более высокую вязкость, из­носостойкость и прочность (σ_в — 1550 МПа), чем твердые титановольфрамовые и вольфрамовые сплавы.

Маркировка вольфрамовых твердых сплавов означает, например, для сплава ВК8, что в нем содержится примерно 92% карбидов вольфрама и 8% кобальта. В титановольфрамовом сплаве Т30К4 содержится примерно 30% карбидов тита­на, 4% кобальта и остальное — карбиды воль­фрама (66%). В титанотанталовольфрамовом сплаве ТТ7К12 сумма содержания карбидов тан­тала и карбидов титана составляет примерно 7%, кобальта 12%, остальное — карбиды вольфрама (81%). Аналогично расшифровываются и осталь­ные марки твердых сплавов. Пластифицированные           твердые сплавы применяют для изготовления сложных по форме инструментов (сверл, зенкеров, развер­ток и т. п.), а также инструментов небольших размеров, которые трудно оснастить пластинка­ми из твердого сплава. Пластифицированным твердым сплавом называют спрессованный поро­шок, погруженный в кипящий парафин при тем­пературе 400° С и составляющий с ним после остывания однородную массу. Брикеты из пла­стифицированного твердого сплава легко подда­ются обработке резанием, прессованию и выдав­ливанию через фасонные фильеры. Изготовлен­ный одним из этих методов инструмент подвер­гают спеканию в специальных печах при темпе­ратуре 1300°С. После спекания инструмент, обла­дающий необходимой твердостью, подвергают чистовой обработке и затачиванию. Режущий ин­струмент, изготовленный из пластифицированно­го твердого сплава, обеспечивает более высокое качество обработанных поверхностей изделия, по сравнению с инструментом, оснащенным пла­стинками твердого сплава.

Минералокерамика — это синтетический ма­териал, в основу которого положен технический глинозем (Аl₂O₃). Широкое применение в настоя­щее время получила минералокерамика марки ЦМ-332—микролит. По твердости (НRС 91—93). тепло- и износостойкости он превосходит твердые сплавы. К недостаткам микролита относят низ­кую прочность и большую хрупкость. Инструменты, оснащенные пластинками микролита, не теряют своей твердости при нагревании в процес­се работы до 1200°С. Поэтому их с большой эф­фективностью применяют в условиях безударной нагрузки при чистовой и получистовой обработке стальных и чугунных деталей, цветных металлов и их сплавов, неметаллических материалов из высоких скоростях с небольшими глубинами ре­зания и подачами.

Технология изготовления пластинок микроли­та следующая: подготовленный порошок формуют, прессуют, а затем спекают при температуре 1750—1900°С. Пластинки можно получить так­же литьем под давлением. К державкам инструментов пластинки крепят путем припаивания или механическим креплением. Для пайки необходи­мо предварительно произвести металлизацию пла­стинок, т. е. покрыть их поверхность тонким сло­ем какого-либо металла, пригодного для осуще­ствления пайки.

Эксплуатационные характеристики минералокерамики улучшают добавлением в нее вольфра­ма, молибдена, бора, титана, никеля и т. д. Та­кие материалы называют керметами. Их используют при обработке резанием труднообра­батываемых сталей и сплавов.

Пористая металлокерамика.   Металлокерамику, имеющую остаточную пористость в пределах 15—50%, относят к пористой. В эту группу входят антифрикционные материалы, фильтры и «потеющие» материалы.

Антифрикционные материалы имеют в своем составе графит или другие компонен­ты, выполняющие роль смазки. Поры заполняют­ся маслом. Выпускают бронзографитовые и железографитовые металлокерамические изделия. Бронзографит по микроструктуре представляет собой зерна твердого раствора олова в меди с включением графита и пор, заполненных смаз­кой. Железографит может иметь ферритную, пер­литную и цементитную структуру. Антифрикци­онные материалы используют для изготовления подшипниковых втулок, применяемых в различ­ных отраслях промышленности (автомобильной, станкостроительной, авиационной и т. д.).

Фильтры изготовляют из порошков желе­за, бронзы, никеля, коррозионностойкои стали и других материалов. Они имеют пористость не менее 40—50%. Фильтры применяют для очист­ки топлива в двигателях автомобилей, тракторов и т. д., для очистки воздуха и различных жидко­стей.

Металлокерамические материалы, предназначенные для охлаждения за счет испарения хладоагента через поры, называют «потеющими» материалами. Их изготовляют из порошков коррозионностойкой стали, никеля, вольфрама, титана и т. д.

Компактная металлокерамика. Фрикцион­ные металлокерамические материалы представ­ляют собой сложные по химическому составу композиции на основе меди или железа. В состав фрикционных материалов входят компоненты, служащие в качестве смазки и предохраняющие материал от износа (свинец, графит, различные сульфиды и сернокислые соли), компоненты, при­дающие материалу высокие фрикционные свой­ства (асбест, кварцевый песок, различные окис­лы, тугоплавкие соединения и т. д.). Фрикцион­ные металлокерамические материалы имеют по­вышенную хрупкость и низкую прочность. Поэто­му изделия из них, как правило, состоят из стальной основы с нанесенным на нее слоем фрикционной металлокерамики. Эти материалы применяют в узлах сцепления и торможения.

Магнитные металлокерамические мате­риалы получают методами порошковой метал­лургии. Это магнитно-мягкие (ферриты), магнит­но-жесткие материалы (постоянные магниты) и магнитодиэлектрики.

Ферриты изготовляют методами холодного и горячего прессования из порошков чистого желе­за и сплавов на его основе или из порошков на основе окислов железа. Ферриты спекают в окис­лительной атмосфере.

Постоянные магниты являются металлокерамическими сплавами сложного химического со­става на основе железа, легированного алюминием, никелем, медью, кобальтом. Прессованные и спеченные магниты подвергают дополнительной термической обработке — закалке, закалке и от­пуску и т. д. Металлокерамические постоянные магниты имеют прочность в 3—6 раз выше, чем литые магниты.

Магнитодиэлектрики представляют собой ком­позиции магнитных и изоляционных материалов. Изоляционные материалы разделяют металличе­ские частицы в магнитном и электрическом отно­шении и являются механической связкой. В каче­стве изоляционных материалов применяют фенольные смолы, полихлорвинил, силикаты, кау­чук и т. д. Содержание изоляционного компонен­та в магнитодиэлектриках    составляет    5—15%.

Электроконтактные металлокерамиче­ские материалы изготовляют из смеси порошков тугоплавких металлов с медью, серебром, нике­лем. Тугоплавкие металлы (W, Мо, Со, Ni) опре­деляют механические свойства, легкоплавкие ме­таллы служат наполнителем и придают материа­лам высокую электропроводимость. Получаемые материалы устойчивы к эрозии. Контакты изго­товляют монометаллическими или биметалличе­скими. В соответствии с этим применяют различ­ную технологию формования контактов. Метал­локерамические контакты применяют в магнит­ных пускателях, тепловых реле и реле особо тя­желого режима, контроллерах, регуляторах нап­ряжения, аппаратуре управления, преобразова­телях тока и т. д.

 

 

При создании файла справки использована книга: Козлов Ю. С.  Материаловедение — М.: Высшая школа,1983.

 

Обработка текста и его компиляция выполнены Таланиным А.Н.

 

 

С вопросами и пожеланиями обращайтесь к автору, на участок электроэрозии (внизу, на входе справа). Я жду Вас за столом, слева от входа.

 

 

 

Пользуйтесь (кушайте на здоровье)!

 

 

 

Всеобщая благодарность:

Таланину Андрею Николаевичу – автору этого справочного файла, популяризатору технических знаний и патриоту инструментального производства (раз читаешь – значит благодарен);

 

Просто благодарю:

Ковалик Юрия, который своими обширными познаниями в этой области вдохновил меня сей труд (шпаргалка всегда должна быть рядом);

 

Отдельная благодарность: Краковской Наталье Владимировне, которая лично просила меня об этом (технолог – мечта).