> Техника, страница 79 > Свинцовые бронзы

Свинцовые бронзы

Свинцовые бронзы, сплав меди и свинца (10—30% РЬ), иногда с прибавкой небольших (менее 5%) количеств других металлов (Sn, Zn, Ni, Sb, P) для сообщения плаву тех или иных физических свойств. С. б. применяют главным образом как подшипниковые сплавы; строение их выяснено работами Шарли (смотрите Антифрикционные сплаш). Обычно применяемые сплавы имеют вязкую основу (Sn, Pb, А1) и твердые включения (кристаллы SbSn, SbPb, PbCu и тому подобное.). Для предотвращения ликвации в состав сплава вводится никель, образующий с медью нитевидные тугоплавкие кристаллы, мешающие разделению составляющих сплав. Основой С. б. является медь, нерастворяющая ни в жидком ни в твердом состоянии свинца; поэтому подшипник из С. б. обладает очень высокой теплопроводностью сравнительно с таковыми из белых металлов, нения свойств и строения С. б.

ТЭ, т. II, стр. 195) на фигуре 1 диаграмма по Клаусу. Па этой диаграмме: А—граница раствор—эмульсия, В— граница образования слоев, I—истинный раствор, II—эмульсия (жидк./жидк.),

III— слои гетерогенных смесей

IV— кристаллы гетерогенная смесь жидкого сплава и кристаллов α, VI— гетерогенная смесь кристаллов а и β,

VII—кристаллы. Особенностью диаграммы является линия В, указывающая на существование при температуре ~ 1 000° двух гетерогенных жидких слоев сплава, а линия С (952°) соответствует не эвтектич. застыванию сплава, а разделению жидкой фазы (почти чистого РЬ) и кристаллов Си, поэтому вследствие значительной разницы в уд. весах возможно разделение слоев РЬ и Си. Однако экспериментальные данные показывают, что в чисто свинц вых бронзах эмульсия свинца сохраняется и строение застывшего сплава обусловливается гл. обр. t° разливки. Низкая ί° разливки и быстрое охлаждение (металлическая форма) сохраняют РЬ в эмульгированном состоянии, и лишь при содержании РЬ > 25% появляется тенденция к коагулированию эмульсии (ликвации) РЬ, особенно при отливке в формовочную массу. Аналогично нитевидным кристаллам сплавов Шарли, малые количества примесей задерживают" коагуляцию отдельных зерен РЬ, уменьшая влияние t° разливки. ершен-. (жидк.), I гш а, V— ^

1500	1 I	1 л	^{1 1}—1 d % -
		I ι	Л
	,1083°	t 1	1 1
1000	~	1 8__£99^a _
4	i C	ή	952° ·
I	jir 1	V	1 1 1
500	-1		»
	1		3Z7° j
Οι	!	Yl 1	J YSI !

го

40 ВО

%Рb---

Фигура 1.

80 Щ

1. Микроструктура свипцопой бронзы с 87,5% Си, 11,7% РЬ, отлитой с 1 100° в песок ( х 100).

2. Микроструктура свинцовой бронзы (хЮО) с 86,7% Си, 12,7% РЬ, отлитой с 1 100° в (х 100).

3. Крупные включения РЬ в подшипнике, отлитом методом погружения ( х 100). 4. Микрофотография места соединения железной вставки (слева) и бропзы (справа) ( х 150). 5. Элементарные верна Си и РЬ; в одном из зерен видно включение [часть а шлифа фигура 4 ( х 750)). 6. Сегрегация феррита в зерне железной вставки, указывающая на быстрое охлаждение последней с высокой ί°

[часть б шлифа фигура 4 (×750)].

7 -9. 20

В этом направлении ведутся и дальнейшие исследования. Прибавляемые к С. б. Sn, Р, Zn, Ni в количествах, образующих твердый раствор с Си (смотрите Спр. ТЭ, т. II, стр. 192, 193, 201), значительно уменьшают электропроводность, следовательно и теплопроводность чисто свинцовой бронзы (смотрите таблицу).

Характеристика свинцовых бронз.

ί° разливки в °С		Состав		В ^		*1
ί° разливки в °С	Си	РЬ	Sn	zn	Р	*1
1100	86.65	12,66	0,16	_	0,04	5,358	33,07
1 ОМ)	85,09	13,78	0,31	—	0,03	5,1.0	34.60
1 050	87,53	12,51	0,05	0,12	—	2,580	69,60
1 100	77,90	21,72	0,04	0,13	—	2,480	72,90
1 050	71,60	27,50	0,05	0,12	—	3,150	57.00
1 150	75,87	23,24	0,13	• —	0,09	5,448	32,70
1 100	75,^v 1	23,24	0,12	—	0,08	5,560	32.08
1 150 1	75,36	17,48	3,43	8,55	0,09	10,80	16,46
1 100	75,32	17,42	3,39	3,31	0,09	10,80	16,78
1 050	75,66	17,18	3,50	3,46	0,09	10,80	16,31
*1 Сопротивление на см“. в % от чистой Си.				*2 Электропроводность

Как видно из этой таблицы, очень малые примеси Sn и Р значительно понижают электропроводность (следовательно и теплопроводность) бронз. По экспериментальным данным считает-

Фигура 2. Фигура 3.

Поэтому при требовании очень высокой теплопроводности следует особенно обращать внимание на отсутствие Р и Sn, имея в виду, что наличие твердых растворов в С. б. уменьшает электропроводность почти в 6 раз. Поставленные опыты показали, что при равных условиях темп-ры подшипников из чисто С. б. ниже, чем из бронзы с твердым раствором. Эти именно свойства большой теплопроводности в связи с малым коэф-том трения обеспечили применение С. б. как подшипниковых сплавов. Следует указать, что чем тоньше эмульсия РЬ в Си, тем выше время в мин. качества бронзы как

^Фиг· 4· подшипника.

При изготовлении подшипников со С. б. в середину слоя бронзы для ее упрочнения помещают слой стали. Для этого можно расплавленную бронзу вливать в тигель со стальной трубой. Если имеется холодная стальная труба,

то следует подогреть ее до г°„л. бронзы и выдержать 1—3 мин. или влить С. б. в заранее подогретую в восстановительном пламени трубу. Тигель берется обычно стальной. При такой работе получаются хорошие результаты соединения бронзы со сталью, но РЬ коагулируется в крупные капли около стальной трубы. Лучшие результаты получают, применяя центробежную отливку; в этом случае получается мелкая эмульсия РЬ. Наиболее прочное соединение получается при подогретых трубах при 0 50—75 миллиметров (1 500 об/м. для бронз с твердым раствором и 1 000—2 000 об/м. для чисто С. б.). Следует опасаться коагулирования свинца около стальной вставки, потому что при высоких нагревах выше 327° (1°пл. РЬ) будет разъединение подшипника со вставкой. Рекомендуют предварительный подогрев стальной трубы вести в медной и оловянной бронзовой ванне (чтобы избежать вредных свинцовых газов) до t° 1 100—1 150° для

[о,з

1 1 1	i
- _ч	—
1	DW
V Wΐ-ο
1 i 1

С. б. с твердым раствором и 1 150—1 200° для чисто С. б. На фигуре 2 и 3 показаны изменения г° и коэфициент трения μ подшипника из С. б. при нагрузке в 115 килограмм и скорости вращения 400 об/мип., после того как был останов-лен приток смазки. На фигуре4 и 5—те же данные для сухих подшипников и сплавов DW и WE-0 при тех же условиях. На вкл. л., 1—6 показана микроструктура некоторых С. б. при различных способах обработки.

Лит.: «Trans, of the American Society of Mechanical Engineers», N. Y., 1932, v. 54, 8; Вестник науки и техники, 1932, 11. к. Грачев.

20 40 60 80 Ш

Время в мин.

Фигура 5.