§ 97. Термическая обработка алюминиевых и магниевых сплавов

Большинство алюминиевых и магниевых сплавов подвергают термической обработке, которая позволяет повысить механические свойства (предел прочности при растяжении и предел текучести) на 40—70%, снять внутрен­ние напряжения в отливках и стабилизировать размеры литых деталей. Применяют следующие виды термической обработки: продолжительную выдержку при высокой температуре с последующей закалкой (гомогениза­ция), старение, отжиг и отпуск.

В процессе продолжительной выдержки при высокой температуре основ­ная масса интерметаллических включений переходит в твердый раствор алю­миния, а оставшаяся часть сфероидизируется. При сфероидизации улуч­шаются пластические свойства сплава; игольчатая структура при этом исче­зает и появляются зерна округленной формы. Последующая закалка фикси­рует более однородную структуру, что повышает прочность и пластичность отливок. Для сплавов АЛ7 и АЛ8 применяется только данный вид термиче­ской обработки. Температура нагрева отливок при этом методе для сплавов с большим содержанием эвтектики принимается на 15—20° ниже температуры плавления эвтектики.

Для большинства магниевых сплавов эта температура равна 415°, вы­держка при которой составляет 12—18 час.

В зависимости от назначения и сложности детали подбирают различные закалочные среды: охлаждение в спокойном воздухе, в струе холодного воз­духа, в воде, нагретой до 70 или 20°, в струе водяных паров.

Процесс старения представляет собой распад пересыщенного твердого раствора с образованием высокодисперсной смеси продуктов распада, даю­щей мелкокристаллическое строение отливки. Применение искусственного старения, например к сплавам АД11 и АЛ6, увеличивает предел прочности их на 30%.

Для сплавов алюминия старение осуществляется при температуре от 150 до 290° и выдержке от 1 до 20 час. в зависимости от марки сплава и размера отливки.

Для сплавов магния старение осуществляется при 175° с выдержкой в течение 16^:—18 час.

Отжиг проводится для устранения коробления деталей и придания им максимальной пластичности. Алюминиевые сплавы отжигают при 350—400° с последующим медленным охлаждением. Магниевые сплавы отжигают при 250—300° в течение 2—4 час. с последующим медленным охлаждением на воздухе. В процессе выдержки отливок при этих температурах компоненты сплава растворяются, а при медленном охлаждении происходит округление выпавших частиц.

§ 98. Антифрикционные сплавы на основе олова и свинца

Антифрикционные подшипниковые сплавы на основе олова и свинца при­меняют для заливки подшипников. Назначение этих сплавов заключается в том, чтобы уменьшить трение и износ трущихся частей. Эти сплавы должны обладать высоким сопротивлением износу и малым коэффициентом трения между подшипником и валом.

Важные научные исследования в области изучения антифрикционных сплавов провел русский ученый проф. А. М. Бочвар. Результаты его иссле­дований способствовали созданию отечественных стандартов на подшипнико­вые сплавы.

После затвердевания подшипниковый сплав состоит из двух частей: мягкой, которая должна хорошо прирабатываться к валу, и твердой, спо­собной выдерживать высокие давления. Твердые частички сплава во время приработки внедряются в мягкую часть, а мягкая часть вытирается, вслед­ствие чего смазка хорошо распределяется и удерживается на поверхности вкладыша.

Подшипниковые сплавы (баббиты), применяемые в нашей промышленно­сти, имеют следующие обозначения: Б83, БН, БТ, Б16, Б6, БК- Эта группа сплавов состоит из мягких и пластичных металлов — свинца и олова с добав­ками меди, сурьмы, кадмия, никеля, теллура, кальция и натрия.

Температура плавления баббитов лежит в пределах'350—480°, а темпе­ратуры заливки — в пределах 400—600°.

Для сильно нагруженных подшипников эти сплавы непригодны. В таком случае применяют сплавы, у которых основная масса в затвердевшем со­стоянии представляет собой твердую составляющую, с расположенными в ней включениями мягкой составляющей. Такой характерной структурой обладают бронзы, латуни и некоторые другие сплавы. Эти сплавы труднее прирабатываются, но они способны выдерживать высокие удельные давления.

Заменители дефицитных металлов

Цветные металлы .дороги. Так, например, если принять стоимость чугун­ного литья за 100%, то стоимость разных сплавов можно охарактеризовать следующими данными:

Относительная себестоимость Материал отливок в °/₀

Серый чугун 100

Ковкий чугун 130

Сталь 160

Цветные металлы .…. 600

Кроме того, цветные металлы дефицитны, поэтому их применение для промышленных целей возможно только при бесспорной необходимости. Во. всех других случаях следует стремиться к замене цветных металлов сплавами черных металлов или неметаллическими материалами.

Исследования физико-механических и химических свойств металлов и сплавов показывают, что многие дефицитные металлы можно с успехом за­менять менее дефицитными металлами, сплавами и неметаллическими мате­риалами.

Чугуны со специальными свойствами могут с успехом заменять отливки из цветных металлов (подшипники, паровая и водяная арматура, химическая аппаратура и др.). Ковкие чугуны могут частично заменять цветные медные сплавы. В качестве заменителей цветных металлов особенно большой интерес представляют неметаллические материалы (древесина, пластмассы, стекло) и детали, изготовляемые из металлических порошков.

Возможность замены одного материала другим наметилась в связи с раз­работкой новых технологических процессов литья, которые допускают за­мену кованых деталей литыми (коленчатые валы, вагонные оси, литые штам­пы, литой инструмент и другие детали).