ГОСТ 1585 - 85 устанавливают 10 марок антифрикционного чугуна для отливок, работающих в узлах трения со смазкой. Стандарт регламентирует иххимический состав (табл. 6.1), микроструктуру и твердость (табл. 6.2).
Чугуны марок АЧС-1 - АЧС-6 - серые, с пластинчатым графитом и различной структурой матрицы.
Чугуны марок АЧС-1 - АЧС-4 имеют преимущественно перлитную структуру металлической основы за счет легирования небольшими добавками меди, хрома, никеля, титана или сурьмы. Наличие 0,15 - 0,40 % фосфора в составеэтих чугунов обеспечивает формирование вих структуре высокотвердой фосфидной эвтектики.
Чугун марки АЧС-5 содержит 7,5 - 12,5 % марганца и имеет аустенитную металлическую основу с включениями пластинчатого графита и марганцевых карбидов, от количества которых, а также наличия мартенсита зависит его твердость (НВ 140 - 290). Оптимальное содержание марганца в чугуне марки АЧС-5 для обеспечения аустенитной структуры матрицы в отливках различной толщины (L), приведены ниже:
L, мм Мn, %
От 5 до 10 …...... От 7,6 до 8,5
Св. 10 до 20 …..... Св. 8,6 до 9,6
Св. 20 до 30 …..... Св. 9,6 до 10,6
Св.30 до 40 .......... Св. 10,6 до 11,6
Св.40 до 60 ........ Св. 11,6 до 12,6
Чугун марки АЧС-6 легирован 0,5 - 1,0 % РЬ и 0,6 - 1,0 % Р. Он имеет перлитную металлическую основу, атакже фосфидную эвтектику в своей структуре. Такое легирование обеспечивает наличие равномерно распределенной микропористости, что позволяет чугуну этой марки хорошо удерживать смазку на поверхности и сообщает ему хорошие антифрикционные свойства.
Чугуны марок АЧВ-1 и АЧВ-2 - высокопрочные, с шаровидным графитом с перлитной (АЧВ-1) и перлито-ферритной (АЧВ-2) металлической основой. Их твердость составляет соответственно 210 – 260 НВ и 167 – 197 НВ.
При выборе антифрикционного материала необходимо стремиться обеспечить минимальную величину коэффициента трения с целью снижения потерь на трение и предотвращения чрезмерного нагрева трущихся поверхностей. В табл. 6.3 приведены величины коэффициентов трения (по стали) антифрикционных чугунов и некоторых других широко применяющихся антифрикционных сплавов.
Таблица 6.3
Коэффициент трения некоторых антифрикционных сплавов
| Вид сплава | Коэффициент трения скольжения | |
| со смазкой | без смазки | |
| Антифрикционные чугуны | 0,004-0,100 | 0,12-0,80 |
| Баббиты | 0,004-0,009 | 0,24-0,44 |
| Оловянные бронзы | 0,005-0,014 | 0,10-0,30 |
| Безоловянные бронзы | 0,009-0,017 | 0,20-0,70 |
| Алюминиевые бронзы | 0,001-0,016 | 0,18-0,30 |
Коэффициент трения, характеризующий антифрикционные свойства сплава, зависит не только от его структуры, но также от качества обработки трущихся поверхностей, наличия смазки, скорости скольжения и температуры.
Основными факторами, которые следует учитывать при выборе марки антифрикционного чугуна, являются условия работы узла трения (величины скоростей скольжения и давления), а также вид, состояние и твердость материала сопряженной трущейся детали.
Антифрикционные чугуны следует применять для работы в паре с деталями, имеющими высокую твердость (например, термически обработанными сталями). Необходимо обеспечивать высокую чистоту обработки рабочих поверхностей и точное, без перекосов, их сопряжение при монтаже узла. Следует предусмотреть увеличение на 15 - 30 % величин зазоров между трущимися поверхностями по сравнению с установленными для бронзы, а при наличии значительного нагрева узла трения в работе - до 50%. Для предупреждения искрения и значительного нагрева необходима непрерывная качественная смазка узла трения. В начальном периоде следует производить приработку на холостом ходу, а затем постепенно повышать рабочие нагрузки.
Из антифрикционных чугунов изготавливают разнообразные детали узлов трения (втулки, вкладыши, подшипники скольжения, уплотнения, ролики); изнашивающиеся детали горнорудного и угольного оборудования, строительных и дорожных машин, тракторов и экскаваторов, сельскохозяйственных машин; некоторые трущиеся детали турбин, компрессоров, двигателей и насосов.