Калаени и оловни сплави
Антифрикционни (носещи) сплави на базата на калай или олово с добавки на антимон, мед, калций и други елементи се наричат бабити.
Микроструктурата на всички бабити, според правилото на Шарпи, трябва да се състои от най-малко два компонента: по-мек и пластичен компонент, който е в основата на сплавта, осигурява вкарването на лагера в шийката на вала, а включването на по-твърд компонент намалява коефициента на триене. Твърдите кристали, възприемащи натоварването, се притискат в меката основа.
Бабит B83. Бабит B83 е сплав на основата на калай, съдържаща 83% Sn, 11% Sb и 6% Cu. Ако сплавта не съдържа мед, тогава, според диаграмата на състоянието Sn-Sb, нейната структура трябва да се състои от два компонента: първични кристали на b-фазата (твърди включвания) и a-кристали на твърд разтвор на антимон в калай (мека основа), образувани от перитектичната реакция. Фаза b е разтвор, базиран на съединението SnSb. Твърдите b-фазови кристали са добре полирани и следователно добре отразяват светлината. Гравирането с 5% разтвор на HNO3 в алкохол обикновено не разкрива границите между а-кристалите и под микроскоп те се сливат в плътен тъмен фон. В същото време светлите b-кристали, които имат формата на квадрати, триъгълници и други полиедри в напречното сечение, са рязко очертани на тъмния фон на a-кристалите. В допълнение, твърди b-кристали изпъкват релефно над по-полираните меки a-кристали и се виждат на негравирана секция.
Добавянето на Cu усложнява структурата на бабита. Съставът на сплавта B83 в тройната система Sn – Sb – Cu е в областта на първичната кристализация на интерметалното съединение Cu6Sn5. След края на процеса на първична кристализация с понижаване на температурата започват процесите на кристализация на двойната евтектика b + Cu6Sn5, състояща се вглавно от b-фазата (обемната част на Cu6Sn5 в евтектиката е от порядъка на няколко процента). Фасетираните евтектични b кристали изглеждат по същия начин като b първичните кристали в системата Sn–Sb.
При по-нататъшно понижаване на температурата настъпва перитектична трансформация: Zhp + b®a + Cu6Sn5 и получената смес се състои главно от а-фаза (разтвор на антимон в калай).
Първичните кристали Cu6Sn5 образуват ядро, което предотвратява сегрегацията по плътност - появата на по-леки b-кристали. По този начин медта се добавя главно за предотвратяване на сегрегацията по плътност. В допълнение, кристалите Cu6Sn5, заедно с b-фазата, са основни твърди включвания в бабита. Мекият компонент е смес (a + Cu6Sn5), образувана от перитектични и евтектични реакции и състояща се главно от меки кристали на a-разтвор на антимон в калай.
По този начин сплавта B83 съдържа три структурни компонента: бели игловидни и звездовидни първични кристали на Cu6Sn5, бели фасетирани кристали на b-фазата от двойната евтектика b+Cu6Sn5 и смес от a+Cu6Sn5 с перитектичен и евтектичен произход, в която преобладава тъмната а-фаза.
Бабит B16проектиран от A.M. Бочвар, - сплав на оловна основа. Съдържа 16% Sn, 16% Sb и 1,7% Cu. Поради по-ниското съдържание на калай, бабит B16 е по-малко дефицитен от бабит B83. В четворната сплав B16 кристализацията започва с образуването на иглите CU6SN5, след което кристализира двойната евтектика на B+CU6SN5, състояща се главно от B-фаза (SNSB) и най-малкото се образува тройната евтектика A+B+CU6SN5, в която количеството A+CU6SN5 е толкова малко, че може да се счита, че се състои само от A-Generian на всички емисии елементи в олово и b-fus (SNSB). На практика в сплавта B16 могат да се разграничат три структурни компонента:първични игловидни кристали на Cu6Sn5, фасетирани кристали b (SnSb) и пъстра а+b евтектика. Първичните игли на Cu6Sn5 предотвратяват изплуването на по-леки b-кристали. Твърдите включвания в бабита са b-кристали и Cu6Sn5, а пластмасовата основа е смес от a + b, в която b-фазата е светла, а базираният на олово a-твърд разтвор е тъмен. Пъстър структурен компонент с ясно изразена евтектична структура рязко разграничава микроструктурата на сплавта В16 от микроструктурата на бабита В83.
Бабит BN -седемкомпонентна сплав на основата на олово по отношение на съдържанието на основните легиращи елементи (10% Sn, 14% Sb, 1,7% Cu) е близка до бабит B16. В допълнение към тези добавки BN бабитът съдържа 0,3% Ni, 0,4% Cd и 0,7% As. Арсенът и кадмият образуват твърдо химично съединение (вероятно As3Cd2), което се намира на микросрез под формата на малки сиви кристали на фона на лека b-фаза.
Микроструктурата на BN бабит съдържа четири компонента: леки игли на съединение, съдържащо мед (вероятно Cu6Sn5), бели кристали на b-фазата, сиви кристали на арсеновия компонент и евтектика, състояща се от b-фаза и a-оловен разтвор. В евтектиката тъмната фаза е многокомпонентен разтвор на основата на олово. Фаза b в BN бабит е многокомпонентен разтвор, базиран на съединението SnSb. Кристалите на това съединение са по-малки и тяхната обемна част е по-малка, отколкото в сплавта В16, което води до повишена устойчивост на умора на сплавта BN.
Бабит BS6 есплав на основата на олово, съдържаща 6% Sn, 6% Sb и 0,2% Cu. За разлика от бабит B16, той съдържа значително по-малко калай и антимон и следователно в бабит BS6 първоначално кристализира не b-фазата (SnSb), а базираният на олово a-разтвор. Структурата на бабита BS6 се състои от два компонента - тъмни първични дендрити от a-разтвор на калай и антимон волово и евтектика (a+b). За разлика от други бабити, в които изолирани твърди кристали са разпределени в мека основа, в бабита BS6 меките кристали на разтвор на основата на олово са заобиколени от по-твърда евтектика. Поради липсата на крехки първични кристали от химически съединения, сплавта BS6 има по-висока устойчивост на умора от B83, B16 и BN бабити. По-евтин е от тези бабити, защото съдържа по-малко калай. Babbit BS6 се използва широко в автомобилната индустрия под формата на биметални облицовки, състоящи се от стоманена лента и тънък слой бабит.
Бабит BKA. За разлика от бабитите на основата на олово, обсъдени по-горе, съдържащи Sb, Sn и Cu като основни добавки, сплавта от клас BKA се състои от олово с добавяне на 1% Ca, 0,8% Na и 0,1% Al и се нарича калциев бабит. Тази сплав е основната сплав за плъзгащи лагери на железопътни вагони. В сравнение с бабитите на основата на Sn и оловно-калаените бабити, калциевият бабит има по-висока точка на топене и запазва своята твърдост при по-високи температури, когато лагерът се нагрява.
Натрият в сплавта BKA е изцяло в твърд разтвор на основата на олово. Калцият образува съединение Pb3Ca с оловото; само стотни от процента от Ca са разтворими в твърдо олово. Микроструктурата на калциевия бабит се състои от два компонента: първични бели дендрити на съединението Pb3Ca (твърди включвания) и тъмни кристали от разтвор на Na и Ca в Pb, образувани от перитектичната реакция (пластична основа). защото Тъй като оловният разтвор е много мек, той се размазва по време на полирането и е трудно да се идентифицират границите между кристалите на пластмасовата основа, която под микроскоп дава плътен тъмен фон. Секциите от калциев бабит са силно окислени, така че се разглеждат в прясно полиранисъстояние.
Калаено-оловни припои
Сплавите на двойната евтектична система Pb-Sn принадлежат към групата намеките припои, широко използвани в техниката. Припоите POS30, POS61 и POS90 съдържат съответно около 30, 61 и 90% Sn, останалото е олово.
Структурата на хипоевтектичната сплав POS30 се състои от тъмни първични дендрити на разтвор на Sn в Pb (a) и евтектика (a+b). Припоят POS61 съдържа практически един структурен компонент - евтектика (a+b). Това е най-топимата от калаено-оловните припои, използвана за запояване на електрическо и радио оборудване, където прегряването е недопустимо. Структурата на припой POS90 се състои от леки първични дендрити на разтвор на Pb в Sn (b) и евтектика (a+b). Този припой съдържа малко Pb и затова се използва за запояване на хранителни прибори.
Цинкови сплави
Най-широко използваните цинкови сплави принадлежат към тройната система Zn - Al - Cu.
Сплав ZAM 10-5. Антифрикционната сплав на цинкова основа TsAM 10-5 съдържа средно 10% Al, 5% Cu и 0,4% Mg. Сплавта се намира в областта на първичната кристализация на а-фазата, недалеч от линията на кристализация на двойната евтектика (а+е). Фаза а е твърд разтвор на цинк и отчасти мед в алуминий. Фаза e е съединение от електронен тип с променлив състав с характерна концентрация на електрони 7/4, съответстваща на състава на CuZn3. В тройната система Zn – Al – Cu известно количество алуминий е разтворено в е-фазата. Структурата на сплавта TsAM 10-5 се състои от три компонента: сравнително малко количество леки първични дендрити от алуминиев a-разтвор, двойна евтектика (a + e) и тройна евтектика (h + a + e). Фаза h е твърд разтвор на Al и Cu в Zn. Тройната евтектика е лесна за разграничаване от двойната евтектика, тъй като той е много по-тъмен и има по-разпръсната структура. С изключениеОсвен това двойните евтектични колонии, образуващи се след първичните кристали, ги заобикалят, а тройната евтектика е разположена между двойните евтектични колонии.
ЦА4М3сплав. Тази сплав съдържа 4% Al, 3% Cu и 0,04% Mg и се използва широко за леене под налягане в автомобилостроенето, домакинските уреди и други индустрии. Основните структурни компоненти на сплавта TsA4M3 трябва да бъдат двойна (h+e) и тройна (h+a+e) евтектика. Освен това е най-вероятно да открие леки първични кристали на е-фазата.
Работен процес
1. Разгледайте срезовете при увеличения от 100-200, определете структурните компоненти и скицирайте микроструктурата схематично.
2. Под всяка микроструктура подпишете марката на сплавта, средния химичен състав, увеличението на микроскопа и посочете структурните компоненти със стрелки.
3. До микроструктурите начертайте съответните диаграми на състоянието, необходими за анализа на структурните компоненти.