Stopy łożyskowe – stopy używane na panewki łożysk

ślizgowych. Od stopów łożyskowych wymaga się

bardzo specyficznych właściwości, takich jak:

współczynnik tarcia pomiędzy powierzchnią wału a materiałem

panewki musi być mały, obie trące o siebie powierzchnie

powinny się jak najmniej zużywać, materiał panewki powinien

wytrzymywać duże naciski jednostkowe, materiał panewki musi

mieć mniejszą twardość od twardości czopa, materiał panewki

musi być tak plastyczny, aby łatwo mógł się dotrzeć do

wszystkich nierówności powierzchni czopa, nie może być jednak

zbyt miękki, aby się nie nalepiał na powierzchnię

czopa,zwłaszcza przy nagrzaniu, powierzchnia panewek

powinna mieć niewielkie szczeliny włoskowate, którymi mógłby

się przesączać olej smarujący, zmniejszający tarcie w łożysku.

Najlepsze właściwości wykazuje stop o strukturze składającej się

z twardych wtrąceń o określonych wymiarach i określonej ilości,

równomiernie rozmieszczonych we względ­nie miękkiej i

plastycznej osnowie. Twarde kryształy powinny mieć średnią

wielkość, muszą być niezbyt duże, ale też i nie za małe (ważne

jest ich równomierne rozmieszczenie w miękkiej osnowie).

Miękka osnowa łatwo przystosowuje się do zarysu powierzchni

czopa nie ścierając jej, natomiast twarde wtrącenia

zapobiegają przylepianiu się osnowy do powierzchni czopa, a

równocześnie stwarzają włoskowate prześwity, sprzyjające

wytworzeniu się cienkiej warstwy smaru pomiędzy panewką a

powierzchnią czopa.

Można je podzielić na trzy grupy: stopy cynowo-antymonowo

miedziowe, stopy cynowo-ołowiowo-antymonowe, stopy ołowiu

z metalami ziem rzadkich.(Babbity).

Miedź znalazła szerokie zastosowanie do wytwarzania

różnych stopów. Są one po stalach i stopach lekkich najbardziej

rozpowszechnionymi stopami technicznymi. Można je podzielić

na mosiądze i brązy. Mosiądzami nazywamy stopy miedzi, w

których głównym składnikiem stopowym jest cynk. Natomiast

brązy są to stopy miedzi, w których głównym składnikiem

stopowym jest jakiś inny poza cynkiem pierwiastek (z tego

względu do nazwy brąz dodajemy jeszcze nazwę uzupełniającą,

która wskazuje na główny składnik stopowy). Znamy więc brązy

cynowe,aluminiowe, niklowe, ołowiowe, manganowe,

krzemowe i berylowe. W pojęciu potocznym przez nazwę brązy

rozumie się brązy cynowe.

Mosiadze Ze względu na technologię przeróbki dzieli się stopy

Cu-Zn na mosiądze przerabialne plastycznie oraz mosiądze

odlewnicze.\

Korozja mosiądzów. Ważną cechą mosiądzów jest ich

odporność na korozję atmo­sferyczną. Spośród różnych rodzajów

korozji, jakim mosiądze podlegają, do najgroźniej­szych można

zaliczyć odcynkowanie i sezonowe pękanie.Odcynkowanie

zachodzi, gdy elementy mosiężne znajdują się

w obecności niektórych elektrolitów, zwłaszcza zawierających

jony chloru. Cynk i miedź przechodzą wówczas równocześnie

do roztworu, z którego następnie wydziela się z powrotem

miedź w postaci gąbczastej. Po wytrąceniu miedzi korozja

jeszcze się wzmaga i po dłuższym okresie

znaczną część przekroju zajmuje gąbczasta miedź, podczas

gdy cynk pozostaje w roztworze, co prowadzi w końcu do

pęknięć. Przebieg korozji nie uwidacznia się na zewnątrz i

elementy do momentu ich pęknięcia zachowują swój

pierwotny kształt, co jest niebezpieczne.Pękaniu \

sezonowemu podlegają elementy mające wewnętrzne

naprężenia rozciągają­ce. Jeżeli takie wytwory znajdują się w

atmosferze lekko korodującej, to ośrodek korozyjny działa

głównie wzdłuż granic ziarn, osłabiając wytrzymałość

materiału. Skłonność mosiądzów do sezonowego pękania

można zmniejszyć przez wyżarzanie odprężające w

temperaturach 200 ÷ 300°C.

Brązy -Brązy cynowe są najstarszymi stopami metali znanymi

w historii. Poza miedzią i cyną zawierać one mogą jeszcze

cynk, ołów, fosfor i nikiel. Jakkolwiek zakres zastosowania

brązów cynowych jest ograniczony, jednak i dzisiaj odgrywają one ważną rolę w technice, przede wszystkim

jako odlewy, a także jako materiał przerobiony plastycznie.

Zawartość cyny w technicznie stosowanych brązach nie

przekracza zwykle 16 ÷ 20%. Znak brązów formułuje się tak

samo jak mosiądzów.

Brązy w stanie bliskim równowagi, z uwagi na ich

strukturę, można podzielić na dwie grupy: brązy

jednofazowe o strukturze roztworu stałego α zawierające do

10% cyny, brązy dwufazowe o strukturze roztworu a z

eutektoidem (α + δ) o zawartości powyżej 10% cyny.Wzrost

zawartości cyny powoduje wzrost twardości i wytrzymałości

na rozciąganie, przy czym wytrzymałość po osiągnięciu

maksimum maleje w wyniku pojawienia się w strukturze fazy

δ (jedynie twardość rośnie w sposób ciągły). Wydłużenie

osiąga maksimum przy około 8% cyny, po czym maleje. Z

tego względu brązy o zawartości powyżej 16% cyny są rzadko

stosowane, gdyż nadmierna ilość fazy δ powoduje ich dużą

kruchość. Stosowane w technice brązy cynowe można

podzielić na dwie grupy: brązy przerabialne plastycznie,

Pierwsza grupa brązów zawiera maksymalnie 7 ÷ 8% cyny.

Dla zapewnienia im struktury jednorodnego roztworu stałego

α, brązy te należy po odlaniu ujednoradniać na drodze obróbki

cieplnej. Mają one dobre właściwości plastyczne, a

jednocześnie dobre właściwości wytrzymałoś­ciowe Poza

dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi brązy tej

grupy mają dobrą odporność na korozję i są stosowane w

postaci blach oraz drutu do wyrobu siatek, sprężyn i

elementów przyrządów pomiarowo-kontrolnych.

brązy odlewnicze. Druga grupa brązów cynowych to brązy

odlewnicze o strukturze dwufazowej. Najczęściej stosowane są

brązy o zawartości 10 ÷ 12% cyny; zawierają one wówczas

niewielką ilość eutektoidu, a znaczną zawartość fazy a. Z tego

też względu mają one dostateczną wytrzymałość i twardość, a

nie są zbyt kruche. Wykonuje się z nich odlewy, a ich produkcja

jest wielokrotnie większa niż brązów przerabialnych plastycznie.

Ze względu na zastosowanie odlewnicze brązy cynowe dzieli

się na trzy grupy:brązy maszynowe, brązy armaturowe, brązy

łożyskowe.

Brązy aluminiowe są stopami miedzi i aluminium. Stanowią

one jedną z najważniejszych grup stopów miedzi i wypierają

brązy cynowe, od których są tańsze, a w wielu przypadkach

także technologicznie bardziej przydatne. Mają one najlepsze

właściwości wytrzymałościo­we spośród stopów

miedzi (oprócz brązów berylowych) oraz znacznie większą

odporność na korozję. Poza tym brązy aluminiowe zachowują

swoje właściwości mechaniczne w podwyższonych, a zwłaszcza

w obniżonych temperaturach, oraz są lekkie.

Obróbka cieplna brązów aluminiowych. Przemiana

eutektoidalna fazy β w 565°C wykazuje pewne podobieństwo do

przemiany perlitycznej w stopach żelazo-węgiel. Podobnie jak

austenit rozkłada się przy powolnym chłodzeniu na

mieszaninę ferrytu i cementytu o budowie płytkowej,

tak i z fazy β powstaje mieszanina eutektoidalna

α + γ₂ również o budowie płytkowej. Przy szybkim

chłodzeniu faza β ulega przechłodzeniu i ulega

przemianie w zakresie niskich temperatur na drodze

bezdyfuzyjnej, dając iglastą strukturę podobną do

martenzytu, co stwarza możliwość obróbki cieplnej.

Obróbce cieplnej można poddawać brązy o zawartości 9,5 ÷ 11,0% aluminium. Jest ona podobna do obróbki cieplnej stali i polega na hartowaniu z temperatury 850 ÷ 900°C z chłodzeniem w wodzie, w czasie którego β ulega przemianie typu martenzytycznego. Następnie przeprowadza się odpuszczanie (maksymalną twardość uzyskuje się przy odpuszczaniu w temperaturze około 400°C). W wyższych temperaturach odpuszczania uzyskuje się wyższe właściwości plastyczne przy obniżonej twardości.

Brązy krzemowe znajdują zastosowanie jako materiał zastępujący brązy cynowe; są tańsze, wykazują lepsze od nich właściwości mechaniczne oraz większą odporność na korozję. Zawierają 1 ÷ 5% krzemu oraz dodatki manganu, cynku i żelaza.

Stopy miedzi z berylem zwane brązami berylowymi pojawiły się stosunkowo niedaw­no. Zawierają one zwykle 2,0 ÷ 2,5% berylu. Beryl jest składnikiem drogim i rzadkim, co ogranicza zastosowanie tych stopów. Oprócz berylu stopy te zawierać mogą jeszcze dodatki innych ciężkich metali, jak nikiel i kobalt, które pozwalają zaoszczędzić drogiego berylu, a podwyższają ich właściwości.

Stopy aluminium Do najczęściej spotykanych składników stopowych w stopach aluminium należą: miedź, krzem, magnez, mangan, cynk (stanowią one podstawę stopów podwójnych i przeważającej liczby stopów potrójnych). Większość dodatków stopowych tworzy twarde i kruche fazy międzymetaliczne bądź z aluminium, bądź też z innymi składnikami stopu. Praktycznie więc biorąc, wszystkie stopy aluminium w stanie odlanym, mają miękką i plastyczną osnowę, którą stanowią kryształy roztworu stałego dodatków stopowych w aluminium. Na ich granicy występują utwardzające dodatki stopowe w formie eutektyki lub wolnych faz międzymetalicznych. Stopy, w których zawartość składników przekracza ich graniczną rozpuszczalność w aluminium, zawierają w swej strukturze eutektykę, a przez to są mało plastyczne - mogą być stosowane tylko w stanie odlanym. Są to: stopy odlewnicze - przeważnie stopy wieloskładnikowe o stężeniu pierwiastków stopowych 5-25% głównie Si, Mg, Cu. Najszerzej stosowana grupa tych stopów to siluminy (Al-Si), które posiadają nadzwyczaj dobrą lejność, co umożliwia otrzymywanie elementów o bardzo skomplikowanych kształtach i cienkich ściankach, przy zachowaniu stosunkowo dobrych własności mechanicznych.
Stopy, które po nagrzaniu mają jednofazową strukturę roztworu stałego są bardzo plastyczne. Są to więc: stopy do obróbki plastycznej - jako dodatki stopowe zawierają głównie Cu, Mg, Mn, Si, Ni, Fe, Zn, Cr, Ti przy czym zawartość poszczególnych dodatków stopowych jest niższa od ich granicznej rozpuszczalności w Al w temperaturze eutektycznej (np. Cu poniżej 5,7%).
Szerokie zastosowanie mają tu m.in.:
hydronalium - stopy AI-Mg o dobrej odporności na korozję, zwłaszcza w wodzie morskiej
duraluminium - stopy AI-Cu-Mg o wysokich parametrach wytrzymałościowych po obróbce cieplnej, ale stosunkowo małej odporności na korozję (stosuje się platerowanie czystym Al).
Stopy aluminium można dzielić również na:
utwardzalne wydzieleniowo - możliwe jest poddanie ich obróbce cieplnej umacniającej, tj. przesycaniu i naturalnemu lub sztucznemu starzeniu. Jest to możliwe dzięki ograniczonej, a w niektórych przypadkach zmiennej z temperaturą, rozpuszczalności dodatków stopowych w Al.
nieutwardzalne wydzieleniowo - ich wytrzymałość można zwiększyć jedynie przez odkształcenie plastyczne (zgniot) na zimno. Dłuższe przetrzymywanie wyrobów w temperaturze pow. 150 °C prowadzi do pogorszenia właściwości wytrzymałościowych.