Technologia obróbki cieplnej odlewów z brązu cynowego i cynowo-fosforowego przeznaczonych do produkcji łożysk ślizgowych

Z ESZ Y T Y NAUKOWE PO LITEC H N IK I Ś L Ą S K IE J S e r i a : M ech an ik a z . 65

________ 1976 N r k o l . 569

K rz y s z to f R U TK O W SK I, M a r la KAROLINI In sty tu t O d lew n ictw a

M PM ClR - K raków

TECHNOLOGIA OBRÓBKI C IE P L N E J ODLEWÓW Z BRĄZU CYNOWEGO 1 C Y N O W O -FO SFO R O W EG O PR ZEZN A C ZO N Y C H

DO PRODUKCJI ŁO ŻY SK ŚLIZGOW YCH

S t r e s z c z e n i e : W a r ty k u le p rz e d s ta w io n o o c e n ę w pływ u o b ró b k i c ie p ln e j b rą z ó w cynow ych i c y n o w o -fo sfo ro w y c h n a sto p ie ń s i a b tl tz a c j i w y m iaro w ej s t r u k tu r y o d le ­ w u. Z a p e w n ie n ie s t a b il iz a c j i s t r u k tu r y n a d ro d z e o b ró b k i c ie p ln e j pow oduje w y ­ r a ź n y w z r o s t o d p o rn o ś c i n a ś c ie r a n i e w w a ru n k a c h t a r c i a śliz g o w e g o .

1. W s t ę p

O dlew y z b rą z ó w cynow ych i c y n o w o -fo sfo ro w y c h z n a jd u ją s z e r o k ie z a s to s o w a n ie w b u ­ dow ie m aszy n i u r z ą d z e ń jak o c z ę ś c i ło ż y s k , n a p ę d ó w , a r m a tu r y , o s p r z ę tu it p . S to p y te c h a r a k te r y z u j ą s ię g łó w n ie d u żą o d p o rn o ś c ią n a ś c i e r a n i e , z te g o te ż w zględu są on e n ie z a s tą p io n y m i do te j p o r y tw o rzy w am i do p ro d u k c ji elem en tó w ło ży sk o w y ch [ l , 2 , 3 , 4 , 5 ,6 ]. P o w a ż n ą ic h w adą je s t sk ło n n o ść do d e fo rm a c ji w y m iaro w ej w c z a s i e e k s p l o a ta ­ c j i w p o d w y ż sz o n e j te m p e r a t u r z e , co w n ie k tó r y c h p rz y p a d k a c h , n p . w p rz y p a d k u t u l e ­ je k łb a korb o w o d o w eg o w s iln ik a c h sp a lin o w y c h , pow oduje z a n ik luzów k o n s tru k c y jn y c h , w z r o s t t a r c i a i te m p e r a t u r y , co p ro w a d z i do z a t a r c i a ło ż y s k a i a w a r ii c a łe g o s iln ik a [ 7 , 8 , 9 , 1 0 ] .

W lic z n y c h p u b lik a c ja c h n a te m a t o d le w n ic z y c h b rą z ó w cynow ych i c y n o w o -fo s f o ro - w y c h [ 2 ,3 ,4 ,5 , 6 , 1 1 , 1 2 , 1 3 , 1 4 , 1 5 ]o raz ic h o b ró b k i c ie p ln e j p ro b le m m o ż liw o śc i z a p o ­ b ie g a n ia w y stę p o w a n iu zm ian o b ję to śc io w y c h s t r u k tu r y odlew ów z ty c h stopów w p o d w y ż ­ sz o n e j te m p e r a tu r z e n ie b y ł p o d ejm o w an y . Z a c h ę c iło to a u to ró w n in ie js z e g o r e f e r a t u d o p o d ję c ia b ad ań m a ją c y c h n a c e lu w y p e łn ie n ia te j lu k i.

Id eą p rz e p r o w a d z o n y c h p r z e z a u to ró w b ad a ń by ło o k r e ś le n ie w pływ u o b ró b k i c ie p ln e j o ró ż n y c h p a r a m e tr a c h n a s t a b iliz a c j ę w y m iaro w ą s t r u k tu r y odlew ów z ty c h stopów i w y ­ ty p o w an ie n a t e j p o d s ta w ie o p ty m aln y ch p a ra m e tró w te j o b ró b k i.

Z g o d n ie z u k ła d e m ró w n o w a g i fa z o w e j C u - S n i C u - S n - P / r y s . l i 2 / s t r u k t u r a o d le ­ wów z ty c h sto p ó w j e s t k o n g lo m eratem złożonym z o sn o w y r o z tw o r u s ta łe g o oć , k r y s t a ­ liz u ją c e g o w s z e r o k im z a k r e s i e te m p e r a tu r y w p o s ta c i d e n d ry tó w o r a z w y d z ie le ń m ię -

254 K . R u tk o w sk i, M . K a ro lin !

d z y d e n d ry ty c z n y c h . S k ła d ty c h o s ta tn ic h z a le ż y o d sk ła d u ch em iczn eg o sto p u o r a z s z y b ­ k o ś c i c h ło d z e n ia . T ak w ię c , w sk ła d w y d z ie le ń m ię d z y d e n d ry ty c z n y c h s t r u k tu r y odlew ów z b rą z u C u S n lO w chodzi-4 m o g ą, w z a le ż n o ś c i od s z y b k o ś c i c h ło d z e n ia , fa z y $ , f i (b w p o s ta c i e u tek to id ó w podw ójnych z fa z ą 00 , a w s tr u k t u r z e odlew ów z b r ą z u C u S n lO P l - w p o s t a c i eu te k to id ó w p o tró jn y c h z fazam i 04 i C u - P . F a z a C u - P w y s tę p u je w p o - s t a c i e u te k ty k i p o dw ójnej z fa z ą oO lub p o tr ó jn e j z fazam i 04 i d . D la w ła s n o ś c i u ż y t ­ kow ych i m o ż liw o śc i z a s to s o w a n ia odlew ów z ty c h stopów z a s a d n ic z e z n a c z e n ie p o s i a ­ d a p o s ta ć w y stę p o w a n ia o r a z p r o p o r c je ilo ś c io w e z a c h o d z ą c e p o m ięd zy p o sz c z e g ó ln y m i fa z a m i. O b ró b k a c ie p ln a p o le g a ją c a n a w y ż a rz a n iu w o d p o w ied n iej te m p e r a tu r z e p r z e z o k r e ś lo n y c z a s m oże w znacznym sto p n iu zm ien ić w s t r u k tu r z e odlew ów i l o ś ć , ro z k ła d o r a z m o rfo lo g ię f a z . Z a c h o d z ą c e w ty c h s to p a c h p rz e m ia n y s tr u k tu r a ln e m ają c h a r a k ­ t e r d y fu z y jn y , zatem u s t a le n i e s ię ró w n o w a g i fa z o w e j p o d c z a s w y ż a rz a n ia z a le ż y w d e ­ c y d u ją c y s p o s ó b od c z a s u [ 3 ,8 ,9 ] .

2 . B ad an ia

B adaniom po d d an o dw a n a jb r d z ie j r e p r e z e n ta ty w n e sto p y z g ru p y b rą z ó w cynow ych i c y n o w o -fo s fo ro w y c h , m ia n o w ic ie b r ą z y C u S n lO i C u S n lO P l. S k ła d c h e m ic z n y ty c h

stopów wg PN -7 0 / H - 87026 pod an o w ta b e l i 1 .

P r ó b k i do b adań p rz y g o to w a n o w s p o s ó b n a s tę p u ją c y :

G ą s k i m e ta lu to p io n o w p ie c u silitow ym ty p u L E W , n a s tę p n ie m e ta l ro z le w a n o do k o k il m ie d z ia n y c h i c h ło d z o n o z s z y b k o ś ­ c ia m i o d p o w ie d n io : 0 ,0 8 ; 0 , 1 6 ; 0 ,6 4 ; 1 ,6 0 i 2 ,5 6 ° C / s . C z ę ś ć o d la n y c h w le w ­ ków p rz e z n a c z o n o do o b ró b k i c i e p l n e j , z p o z o s ta ły c h w y c ię to p r ó b k i do b adań p r z e d o b ró b k ą c i e p ł n ą .

P ie r w s z y m etap e m b ad a ń b y ła a n a liz a d y la to m e try c z n a p ró b e k n ie o b ro b io n y c h c i e p l n i e . P r ó b k i o w y m ia ra c h 0 4x 4 0 mm n a g rz e w a n o do te m p e r a tu r y 70CPC w k o ­ m o r z e g r z e w c z e j d y la to m e tru u n iw e r s a l ­ n e g o firm y L e itz a /m o d e l U BD , sy ste m

B a ll e n r o th a / w a tm o s f e r z e a z o t u . S z y b ­ k o ś ć n a g r z e w a n ia p ró b e k w y n o s iła 0 ,1 5 ° C /s N a r y s . 3 p rz e d s ta w io n o k r z y w e d y lato m e- o_K.

3 O_k- O)o.

Q>E

R y s . l U kład ró w n o w a g i fa z o w e j C u -S n o d p o w ia d a ją c y szy b k o śc io m c h ło ­ d z e n ia w fo rm a c h p ia s k o w y c h / l i ­ n ia c i ą g ł a / i w k o k o la c h / l i n i a p r z e r y w a n a /

Składchemicznybadanychstopów

T e c h n o lo g ia o b ró b k i c ie p ln e j odlew ów z b rą z u 255

jć Tl_o

<d H

Suma 1,0 0 0

o "

i n i n

cn o o

o " o

- m Ul

.sci

2 o * o

HV N

U Mg ^CM

O

CM O

cnN o o "

¡ON _W) m Ul

H rH

U(U

•»Hf4

<

o " o "

§ r—1 c o

N •H O o

<U CQ o " o

r—ł

tí

Oj l o

N r tí CM CO

U cn

N O O

Ł ^rH

0 P-. cT ⁱ

A(—1

CM CM

•i-- O O

cn

o " O

u CM CM

n* cT o ”

CM CM

r—1 O O

< *.

O o

tí

O O

,tí LO CM

P< o O

tí

N

o " o

KOi ^CM

(li i ». *.

<u O rH

0tí-

<-»0

cn

tí

cn G\ ^T-H

rH

s cd

rH«3

tí

r* U cn cn

(f) ^Ci

tí

tí

r—1 ( l i

o

_

-i rH rH

■M tí 2 (3 O

c n <8 3 </) r t

u ^ O ~~3 W

256 K . Ru tk o w s k i, M .K a r o lin l

tr y c z n e p ró b e k z b r ą z u C u S n lO i C u S n lO P l ch ło d z o n y c h z s z y b k o ś c ią 0 ,0 8 C / s o r a z 0 , 1 6 ° C / s . A n a lo g ic z n y c h w y k re só w d la p ró b e k c h ło d z o n y c h z w ięk szy m i s z y b k o ś c ia ­ mi n ie p r z e d s ta w io n o , gdyż w y k azy w ały on e m n iej w ię c e j ta k i sam p rz e b ie g ja k p r ó b ­ k i c h ło d z o n e z s z y b k o ś c ią 0 , 1 6 ° C / s . A n a liz u ją c w y k r e s y n a r y s . 3 m ożna s t w i e r d z ić , ź e k rz y w e n a g rz e w a n ia z a ró w n o p ró b e k z b r ą z u C u S n lO ja k i ^{C u S n l O P l} ch ło d zo n y c h z s z y b k o ś c ią w ię k s z ą od 0 , 0 8 ° C / s - w y k a z u ją c h a r a k t e r y s ty c z n e z a ła m a n ia . W p r z y ­ padku b rą z u C u S n lO z a ła m a n ie to w y s tę p u je w z a k r e s i e 5 0 0 -6 5 0 ° C , n a to m ia s t w p r z y ­ p ad k u b rą z u C u S n lO P l w z a k r e s i e 5 5 0 -6 5 0 ° C . K rz y w e d y la to m e try c z n e p ró b e k c h ło ­ d z o n y c h z s z y b k o ś c ią 0 ,0 8 ° C / s n ie w y k a z u ją żad n eg o z a ła m a n ia , a w ięc w ic h s t r u k ­ tu r z e n ie z a c h o d z i p rz e m ia n a z w ią z a n a z e zm ian ą o b ję t o ś c i . S p o s t r z e ż e n i a t e p o ­ t w ie r d z ił y p r z y p u s z c z a n ie , ż e z a k r e s te m p e r a tu r y o b ró b k i c ie p ln e j m a ją c e j n a ce lu s t a b iliz a c j ę w y m iaro w ą s t r u k tu r y p o w in ien z n a jd o w a ć s i ę p o w y żej p rz e m ia n y e u te k - to id a ln e j CC +• O —■— 00 ¡f

W dru g im e ta p ie p rz e p ro w a d z o n o b a d a n ia w pływ u c z a s u w y ż a r z a n ia w o k re ś lo n y m

p o p rz e d n io z a k r e s i e te m p e r a tu r y n a s t a b i ­ li z a c ję w y m iaro w ą p ró b e k z b ad a n y c h s t o ­ p ó w . W p rz y p a d k u b r ą z u C u S n lO dó b ad ań u ż y to p ró b k i c h ło d z o n e z s z y b k o ś c ią l , 6 0 ° C / s , n a to m ia s t w p rz y p a d k u stopu C u S n lO P l, p r ó b k i c h ło d z o n e z s z y b k o ś ­

c ią 2 , 5 6 ° C / s , a w ię c o s t r u k t u r z e n a j b a r ­ d z ie j o d b ie g a ją c e j od sta n u ró w n o w ag i f a ­ zow ej . W y ż a r z a n ie p ró b e k p r z e p r o w a d z a ­ no w e le k try c z n y m p ie c u kom orow ym w a t ­ m o s f e r z e o c h r o n n e j. P a r a m e tr y p r z e p r o ­ w a d z a n e j o b ró b k i c ie p ln e j podano w ta b e ­ l i 2 . O b ro b io n e c ie p ln ie p ró b k i poddano n a s tę p n ie b ad an io m d y la to m e try c z n y m . B a ­ d a n ia te m ia ły n a c e lu w y z n a c z e n ie z a l e ż ­ n o ś c i w y d łu ż e n ia w z g lę d n e g o od c z a s u ic h V V2>V1

1% P

Oę 4->3 Ok.

a>

OL

0)E

1000- \

K

L

900 c ( » L

K ■

800 -

\ V

700 - W C u , P W .

/ k . p » L \ 600

l ' \

u

\o C *$ t C u .P \/ 7

\ r z p L h

\ c C *ń .C u , P V

V. \ \

cC*CujP 500

70 ' i. . _

P*CU3P

r * c u sp

10 15 20

% S n

25

R y s . 2 P r z e k r ó j u k ła d u ró w n o w a g i f a z o ­

w ej C u - S n - P p r z y z a w a r to ś c i 1%P. w y g rz e w a n ia w p o d w y ż sz o n e j t e m p e r a t u r z e ,

T ech n o lo g ią o b ró b k i c ie p ln e j odlew ów z b rą z u 257

T a b e la 2 P a r a m e tr y p rz e p ro w a d z o n e j o b ró b k i c ie p ln e j p ró b e k z b rą z ó w C u S n lO i C u S n lO P l o r a z p a r a m e tr y c h a r a k t e r y z u j ą c e p r z e b ie g zm ian w y d łu ż e n ia w zg lęd n eg o b ad an y ch p ró b e k w z a le ż n o ś c i od c z a s u ic h w y g rz e w a n ia w te m p e r a tu r z e 550°C w k o m o rz e

g r z e w c z e j d y la to m e tru / p a t r z r y s . 4 /

S to p LP. P a r a m e tr y o b ró b k i c ie p ln e j W yniki bad ań d y la to m e try c z n . T em p. w y ­

ż a r z a n i a ,

°C

C z a s w y ­ ż a r z a n i a ,

s

C h ło d z e ­

n ie l^ 4 1 . 10- 3

0 V 3 tgoó • 10 ^

1 550 1 8 - 102 p o w ie tr z e 0 ,3 0 2 1 6 -1 0 2 0 ,0 5

2 550 3 6 -1 0 2 p o w ie tr z e 0 ,4 0 3 9 6 -1 0 2 0 ,0 4

3 550 4 3 2 - 102 p o w ie tr z e 0 ,0 0 0 0 ,0 0

C u S n lO 4 550 2 8 8 -1 0 2 p o w ie tr z e 0 ,0 0 0 0 ,0 0

5 550 1 4 4 -102 p o w ie tr z e 0 ,0 0 0 0 ,0 0

6 600 7 2 ' 102 p o w ie tr z e 0 ,0 0 0 0 ,0 0

7 650 1 8 - 102 p o w ie tr z e 0 ,0 0 0 0 ,0 0

1 550 3 6 - 102 p o w ie tr z e 1 ,6 0 504. 1O2 0 ,1 2

2 550 1 4 4 .102 p o w ie tr z e 0 ,5 0 3 4 2 - 102 0 ,0 5

3 550 4 3 2 - 102 p o w ie trz e 0 ,4 0 1 8 0 .102 0 ,0 8

4 580 2 8 8 -1 0 2 p o w ie tr z e 0 ,0 0 0 0 ,0 0

5 580 1 2 6 -1 0 2 p o w ie tr z e 0 ,0 0 0 0 ,0 0

6 580 1 0 8 -102 p o w ie tr z e 0 ,0 0 0 0 ,0 0

C u S n lO ­ 7 580 7 2 - 102 p o w ie tr z e 0 ,0 8 1 6 2 -1 0 2 0 ,0 2

P l 8 600 3 6 . 102 p o w ie tr z e 0 ,1 7 3 9 2 - 1 02 0 ,0 2

9 600 5 4 - 102 p o w ie tr z e 0 ,0 5 1 0 8 - 102 0 ,0 2

10 600 9 0 - 102 p o w ie tr z e 0 ,0 0 0 0 ,0 0

11 600 7 2 - 102 p o w ie tr z e 0 ,0 9 1 8 0 - 102 0 ,0 2

a w ięc s tw ie r d z e n ie sto p n ia ic h s t a b i l i z a c j i w y m ia ro w e j. P r z y d o b o rz e te m p e r a tu r y w y g rz e w a n ia k ie ro w a n o s ię w a ru n k a m i te rm ic z n y m i w ja k ic h z a z w y c z a j p r a c u j ą c z ę ś c i w yk o n an e z ty c h stopów n p . e le m e n ty ło ż y s k . T e m p e r a tu r a t a d o c h o d z i n ie k ie d y do 3 00 C [.7,9\, je d n a k w b a d a n ia c h p r z y ję to jak o te m p e r a t u r ę w y g rz e w a n ia 5 5 0 ° C , a w ię c z n a c z n ie w y ż s z ą . M iało to n a c e lu p r z y s p ie s z e n i e ew e n tu a ln y c h p rz e m ia n pow o d u ­ ją c y c h w z r o s t w y d łu ż e n ia w z g lę d n e g o , a tym sam ym s k r ó c e n ie c z a s u w y g rz e w a n ia p r ó - b ek do 7 2 -1 0 s /2 0 h / . P r ó b k i o w y m ia ra c h 0 4x40 mm u m ie s z c z o n o w k o m o rz e g r z e w ­

258 K . R u tk o w sk i, M . K a ro lin i

c z e j d y la to m e tru u n iw e rs a ln e g o firm y L e itz a w a tm o s fe r z e a z o tu , n a g rz a n o do tem p e-

o 3 3

r a t u r y 550 C , n a s tę p n ie w y g rz e w a n o je w te j te m p e r a tu r z e p r z e z 7 2 ’ 10 - 9 0 -1 0 s . S z y b k o ść n a g rz e w a n ia w y n o s iła , p o d o b n ie ja k p o p rz e d n io 0 ,1 5 ° C / s . Z a le ż n o ś ć w y ­ d łu ż e n ia w z g lęd n eg o b a d a n y c h p ró b e k od c z a s u ic h w y g rz e w a n ia w te m p e r a tu r z e 550°C p r z e d s ta w io n o s c h e m a ty c z n ie n a r y s . Z . P a r a m e tr y c h a r a k t e r y z u j ą c e p r z e ­ b ie g teg o w y k re su w z a le ż n o ś c i od p a ra m e tró w p rz e p r o w a d z a n e j o b ró b k i c ie p ln e j podano w ta b e li 2.

T E M P E R A T U R A , * C

a / sto p C u S n lO R ys .3

T e c h n o lo g ia o b ró b k i c ie p ln e j odlew ów z b rą z u 259

<

0,500 .

0,575 .

0,750 .

0,175 .

100 200 300 400 * M O 600 700

t e m p e r a t u r a ,*c

a 7 sto p C u S n lO R y s .3 c . d .

B a d a n ia m e ta lo g r a f ic z n e p rz e p r o w a d z o n o w c e lu s t w ie r d z e n ia w pływu p r z e p r o w a d z o ­ n e j o b ró b k i c ie p ln e j n a m ik r o s t r u k t u r ę b ad a n y c h p r ó b e k . Z ain k lu d o w an e p ró b k i p o le r o - v ano i tra w io n o e le k t r o lit y c z n ie , a w c e lu w y r a ź n ie js z e g o u w id o c z n ie n ia p o s z c z e g ó l­

n y ch f a z , d o tra w ia n o je c h lo rk ie m ż e la z a [ l 6 , 17]. M i k r o s t r u k tu r ę k ilk u z b a d a n y c h p r ó ­ b ek p r z e d s ta w io n o n a r y s . 5 i 6 .

W c e lu w y k lu c z e n ia o b aw , iż s t a b il iz a c j a w y m iaro w a s t r u k t u r y odlew ów z b rą z ó w C u S n lO i C u S n lO P l u z y s k iw a n a d ro g ą o b ró b k i c ie p ln e j m o g łab y w p ły n ąć u je m n ie n a ic h w ła s n o ś c i m e c h a n ic z n e i o d p o rn o ś ć n a ś c i e r a n i e , a w ięc w ła s n o ś c i k tó r e s ta w ia ją te sto p y w s z e r e g u n ie z a s tą p io n y c h m a te ria łó w n a e le m e n ty ło ż y s k , p rz e p r o w a d z o n o b a -

260 K . R u tk o w sk i, M . K a r o lin !

T E M P E R A T U R A , * C

T E M P E R A T U R A , * C

b'/ sto p C u S n lO P l

R y s . 3 Z a le ż n o ś ć w y d łu ż e n ia b e z w z g lę d n e g o p ró b e k c h ło ­ d z o n y c h z ró ż n y m i s z y b k o ś c ia m i od te m p e r a tu r y n a ­ g rz e w a n ia w k o m o rz e g r z e w c z e j d y la to m e tru :

T e c h n o lo g ia o b ró b k i c ie p ln e j odlew ów z b rą z u 261

d a n ia ty c h w ł a s n o ś c i . Do b a d a ń ty c h w y ty p o w a n o o b r o b io n e c ie p l n ie p r ó b k i , d la k t ó ­ r y c h w c z e ś n i e j s z e b a d a n ia d y la to m e tr y c z n e w y k a z a ły c a łk o w itą s t a b i l i z a c j ę w y m ia ro w ą . W p r z y p a d k u s to p u C u S n lO b y ły to p r ó b k i w y ż a r z a n e w t e m p e r a t u r z e 550 C w c z a ­ s i e 2 8 8 - 1 0 ^ s , a w p r z y p a d k u s to p u C u S n l O P l - p r ó b k i w y ż a r z a n e w t e m p e r a t u r z e 5 8 0 °C

2

w c z a s i e 1 2 6 - 1 0 s / p a t r z r y s . 4 i t a b e l a 2 / .

R y s . 4 S c h e m a ty c z n e p r z e d s t a w i e n i e z a l e ż n o ś c i w y d łu ­ ż e n ia w z g lę d n e g o o b r o b io n y c h c ie p l n i e p r ó b e k z b r ą z u C u S n lO i C u S n l O P l w z a l e ż n o ś c i o d c z a ­ su ic h w y g r z e w a n ia w t e m p e r a t u r z e 5 5 0 °C w k o ­ m o r z e g r z e w c z e j d y la to m e tr u

B a d a n ia w ł a s n o ś c i m e c h a n ic z n y c h p r z e p r o w a d z o n o w u r z ą d z e n i u " I n s t r o n " . W y n ik i ty c h b a d a ń o r a z t w a r d o ś ć H B p r z e d s t a w i o n o w t a b e l i 3 .

Ja k o k r y t e r i u m o c e n y o d p o r n o ś c i n a ś c i e r a n i e b a d a n y c h s to p ó w p r z y j ę t o w s p ó łc z y n n ik t a r c i a o r a z w a g o w y u b y te k m a s y p r ó b k i . B a d a n ia t e p r z e p r o w a d z o n o w m a s z y n ie

" A m s le r " . K a ż d a b a d a n a p r ó b k a p o s i a d a ł a d w ie p o w i e r z c h n ie r o b o c z e , p r z y c zy m d o k a ż d e j z n ic h s to s o w a n o je d n ą p r z e c i w p r ó b k ę z e s t a l i 45. W m a s z y n ie A m s l e r a p r ó b k a d o c is k a n a b y ła je d n ą z p o w i e r z c h n i r o b o c z y c h do o b r a c a j ą c e j s i ę z p r ę d k o ś c i ą 0 , 8 m / s p r z e c iw p r ó b k i w c ią g u c z t e r e c h o k r e s ó w p r a c y , z k t ó r y c h k a ż d y o d p o w ia d a ł 2 5 0 0 0 o b r o ­ to m . W o k r e s a c h ty c h s to s o w a n o k o le jn o o b c ią ż e n i a 5 0 0 , 1 0 0 0 , 1 5 0 0 i 2 0 0 0 N /s k o k o w o - r o s n ą c y s p o s ó b zm ian o b c i ą ż e ń / . P o z a k o ń c z e n iu w s z y s tk i c h c z t e r e c h o k r e s ó w p r ó b k ę i p r z e c iw p r ó b k ę w y jm o w a n o z u r z ą d z e n i a i w a ż o n o d la s p r a w d z e n i a u b y tk ó w m a s y .

Tabela3 Własności mechanicznepróbekz brązówCuSnlOi CuSnlOPl przedi poobróbcecieplnej stabilizującej ich strukturą

262 K . R u t k o w s k i , M . K a r o l i n i

HB 1 MPa

O ko

LO KQ

OD OD 1100 1020

O a?

i 28,0 36,0 10,0 28,0

<

26,5 26,0 10,0 36,0

R m MPa i 389.7 388.8 360,3 376,9

1 Naprężeniaumow­ ne

o &

O J PL

o 2

C* 158,7 172.,A ...: r 206,0 205,5

o 03

*H P-

O S

Pd

*4 ^{0 4}

rH CN

co o-

145.9 175.9

in td

° ęu o* £

Pd 107,3 167,1

CM CO

co "4

»—^{1 r-H}

0 4 cd

O ęu

O S 77,2 153,8 m \t

coCO *H

H

LiczbaPoissonaprzyna- 1 prężeniu: 80180 MPa MPa

ODH

< 0,328 0,302 0,324

OD

L 0,309 0,320 “ 0,350

OT

< 0,352 0,316 0,373

O P- *d

£ 0

0,358 0,313 0,376

Moduł sprężystości przy naprężeniu: 180 MPa 2 (2 w s

117200 O o

V0 ^T-H

o S k o

*4 03

CO 0 3

80 MPa

« i

1 ^

r H 0 3 98860 102100

2 ^» r H fl,^cd w 5

a r

's t 0 3

O D L O

CO 0 3 L01300 99170

¡1' MPa

O n

81230 92420 OOIOOT

oogcor

Stan przedob­ róbką cie­ plną poobrób­ cecieplnej przed obróbką cieplną poob­ róbce eieplnej

d ° j S 0Tu S n D Td0Tu S T1D

T e c h n o lo g ia o b ró b k i c ie p ln e j odlew ów z b rą z u 263

N a s tę p n ie w m a s z y n ie A m sle ra z a k ła d a n o now ą p ró b k ę z ty m , ż e b y ła o n a d o c is k a n a do p rz e c iw p r ó b k i d ru g ą p o w ie rz c h n ią r o b o c z ą . P o u ru c h o m ie n iu m asz y n y n a s tę p o w a ły c z t e r y k o le jn e o k r e s y p r a c y p r z y z a s to s o w a n iu o b c ią ż e ń 2000, 1500, 1000 i 500 N /s k o k o w o -m a le ją c y sp o só b o b c i ą ż e ń /. P o ty c h c z te r e c h o k r e s a c h p ró b k ę i p r z e c iw - p ró b k ę w ażono ja k p o p rz e d n io . W c z a s i e p r a c y u r z ą d z e n i a , p rz e c iw p r ó b k a s m a ro w a ­ n a b y ła o le je m Lux 7 . W yniki b ad ań podano w ta b e li A.

3 . D y sk u sja w yników bad ań

P r z y s tę p u ją c do a n a liz y r y s .A i ta b e li 2 p r z e d s ta w ia ją c y c h w pływ p rz e p r o w a d z o n e j o b ró b k i c ie p ln e j n a sto p ie ń s ta b il iz a c j i w y m iaro w ej b a d a n y c h p ró b e k n a le ż y w y ja ś n ić , ż e d la p ró b k i c a łk o w ic ie u s ta b iliz o w a n e j w ym iarow o p r z y r o s t w y d łu ż e n ia w z g lę d n e ­ go p o d c z a s w y g rz e w a n ia w k o m o rz e g r z e w c z e j d y la to m e tru ( A ) p o w in ien b y ć ró w n y 0 . W tak im p rz y p a d k u o c z y w iś c ie p o z o s ta łe p a r a m e tr y c h a r a k t e r y z u j ą c e p rz e b ie g z a le ż n o ś c i w y d łu ż e n ia w zg lęd n eg o od c z a s u w y g rz e w a n ia w s ta łe j te m ­

ió

p e r a t u r z e , a w ię c c z a s z a k o ń c z e n ia p rz e m ia n y t^ i tg oó / r y s . 4-/ , są ró w n ie ż ró w n e 0 , P rz y jm u ją c ta k ie k r y te r iu m o c e n y s to p n ia s t a b il iz a c j i w y m iaro w ej b ad an y ch p ró b e k m o ż­

n a s tw i e r d z ić , ż e w p rz y p a d k u sto p u C u S n lO c a łk o w itą s t a b il iz a c j ę w y m iaro w ą z a p e w ­ n ia w y ż a r z a n ie w te m p e r a t u r z e 550°C w c z a s i e m in . 1 4 4 - 10^ s . Ten sam e f e k t, a le

2

p r z y sk ró c o n y m c z a s i e w y ż a r z a n ia do 1 8 -1 0 s , m ożna o s ią g n ą ć p o d w y ż s z a ją c te m p e r a ­ t u r ę do 6 5 0 ° C , a w ięc pow yżej te m p e r a tu r y p rz e m ia n y e u te k to id a ln e j oC . W p r z y ­ padku sto p u C u S n lO P l c a łk o w itą s t a b il iz a c j ę w y m iaro w ą m ożna u z y s k a ć p o d c z a s w y ż a ­ r z a n i a w te m p e r a t u r z e 580°C w c z a s i e m in . 1 0 8 -1 0 ^ s . N ie w ie lk ie s k r ó c e n ie c z a s u w y­

ż a r z a n i a / 9 0 - 10^ s / m ożna o s ią g n ą ć p o d w y ż s z a ją c te m p e r a t u r ę do 6 0 0 ° C , je d n a k ze w zględu n a n is k ą te m p e r a tu r ę to p ie n ia e u te k ty k i ot + C u ^ P /o k o ł o 6 5 0 ° C / i z w ią z a n ą z tym m o ż liw o śc ią je j n a d to p ie n ia , w y d a je s ię to d o ś ć ry z y k o w n e .

B ad an ia w pływ u p rz e p r o w a d z o n e j o b ró b k i c ie p ln e j n a m i k r o s t r u k t u r ę sto p u C uSN IO / r y s . 5 / w y k a z a ły p r a w ie c a łk o w ity z a n ik e u te k to id u ot + $ . ś la d o w e jeg o il o ś c i w i­

d o c z n e s ą w p o s t a c i d ro b n y c h , pun k to w y ch w y d z ie le ń ró w n o m ie rn ie ro z ło ż o n y c h n a tl e fa z y o(j . W p rz y p a d k u sto p u C u S n lO P l o b ró b k a c ie p ln a sp o w o d o w ała c z ę ś c io w y z a ­ nik o r a z z n a c z n e u je d n o r o d n ie n ie i r o z d r o b n ie n ie w y d z ie le ń e u te k to id u ot + v + Cu^5.

W yniki b ad a ń w ła s n o ś c i m e c h a n ic z n y c h / t a b e l a 3 / p o z w a la ją n a s t w i e r d z e n i e , że p rz e p r o w a d z o n a o b ró b k a c ie p ln a p ró b e k z b rą z u C u S n lO i C u S n lO P l n ie w pływ a w

sp o s ó b z n a c z ą c y n a m oduł s p r ę ż y s t o ś c i p r z y n a p r ę ż e n ia c h 0 , 1 0 , 80 i 180 M P a i l i c z ­ bę P o is s o n a p r z y ty c h sam ych n a p r ę ż e n i a c h , n a to m ia s t p o w o d u je n ie z n a c z n y w z r o s t n a p r ę ż e ń um ow nych i d o ś ć z n a c z n y w z r o s t p r z e w ę ż e n ia , a w p rz y p a d k u stopu

C u S n lO P l ró w n ie ż i w y d łu ż e n ia . O b ró b k a ta ró w n ie ż n ie z n a c z n ie o b n iż a tw a r d o ś ć b a -

264. K . R u t k o w s k i , M . K a r o l i n i

<u

<u

Ap-

v

V

£'O

rOu

o a

<y pP<

p<

orH cop

P

U

co

ti

p* U

« ‘ ■ a

£ 2

j j a

! I

1 Jp 3

<u o

•h cd _{U 2} 'tn <n

<d P

0

e

1

'S

3

£

r *rP

'O p p *

b DO I * oorocd i

* 2

^ •

<u

£

_ P

__

cd

& « i

ST § 5 g s i i ' S 6 N o *N

cd u cd ,

S ' S .S’

S 8 £ '§

P N Q -N

Vi CM

CM in

co VOin

CM o

LOvi LDCM

-73T-

CMvt

O

T Z 7 "

LO

COin o

v o cr>

a

CM o

cr>

o

o

6N oT

° .ST O u o

<u

■H P

cd u

a

N r*rJU

'O

P , cd

Bi

£o

M O

to

&

CUP

£

in

8

in

t-H o

o

o COCO

oin

in CM

o

CM

8

COO

coin CM

O o '

CO CO

o

8

BN

aT

a-*0£ -N to cd"

0 0■ I

•*o MO

•g

&

h n*

8

Or- ino

corH

Vi O

8

CMm o

VOCM

CO ^VOCO

8

CM

8

8

CT\ CM Ho o~

8

8

O in

8

o~

COrH o o~

o>

in

co

p, o CO

cd"

'O

£

° «r

"2 ^ Q> cx,

g «

P -H

P< u

g <u O P-

a 3

cd"

IP rO

o Cd"

n> £GJ rv N flj P -H P. O

h£ £

0 Pmflj

a - 3

O)p

uP

P<

orH P CO

CJ

T echnologia o b ró b k i c ie p ln e j odlew ów z b rą z u 265

danych sto p ó w . R easu m u jąc s tw ie r d z ić n a le ż y , że s t a b il iz a c j a 's tru k tu r y n a d ro d z e o b ­ ró b k i c ie p ln e j b adanych stopów n ie w pływ a w sp o só b z n a c z ą c y n a ic h w ła s n o ś c i m e c h a ­ n ic z n e . N a to m ia st je j w pływ n a ś c i e r a l n o ś ć je s t b a rd z o k o r z y s tn y . A n a liz u ją c ta b e lę 4.

m ożna z a u w a ż y ć , ż e w sk u te k o b ró b k i c ie p ln e j n a s tę p u je z n a c z n e , a c z k o lw ie k z r ó ż n ic o ­ w ane w z a le ż n o ś c i od w aru n k ó w p o m ia ru , o b n iż e n ie w sp ó łc z y n n ik a t a r c i a p r z y r ó ż - ) y ch o b c ią ż e n ia c h o r a z p o n ad c z te r o k r o t n e o b n iż e n ie ubytków w agow ych p ró b e k w s t o ­ sunku do stan u p r z e d o b ró b k ą c ie p ln ą .

R ys. 5 M i k r o s t r u k tu r a p ró b k i z e stopu C u S n lO c h ło d z o n e j z s z y b k o ś c ią 1 ,6 ° C / s p r z e d / a / i po o b ró b c e c ie p ln e j / b /

W nioski

1 . Jak w iad o m o , sto p ie ń o d s tę p s tw a s t r u k tu r y od stan u ró w n o w ag i fazow ej d e te r m in o w a ­ n y j e s t s z y b k o ś c ią c h ło d z e n ia o d lew ó w . W p rz y p a d k u b adanych stopów k r y ty c z n a

s z y b k o ś ć c h ło d z e n ia z a p e w n ia ją c a s ta b il iz a c ję s t r u k tu r y w ykonyw anych z n ic h o d le ­ wów w y n o si 0 , 0 8 ° C / s . S tr u k tu r a odlew ów ch ło d zo n y c h z s z y b k o ś c ią p o n a d k ry ty c z n ą w y k a z u je w m n iejszy m lu b w ięk szy m sto p n iu o d s tę p s tw o od sta n u ró w n o w ag i fa z o w e j, co z w ią z a n e j e s t z b ra k ie m s t a b il iz a c ji w y m iaro w ej odlew ów p r a c u ją c y c h w p o d w y ż­

sz o n e j te m p e r a t u r z e , a k o n k re tn ie m ó w iąc, z p ę c z n ie n ie m odlew ów .

2. P a r a m e tr y o b ró b k i c ie p ln e j m a ją c e j n a c e lu s t a b il iz a c j ę w y m iaro w ą odlew ów z e s t o ­ pów C u S n lO i C u S n lO P l z a le ż ą ś c i ś le od sto p n ia o d s tę p s tw a ic h s tr u k tu r y od stan u ró w n o w ag i fa z o w e j, a w ięc od sz y b k o ś c i c h ło d z e n ia odlew ów .

266 K . R u tk o w sk i, M . K a ro ltn i

R y s . 6 M i k r o s tr u k tu r a p ró b k i ze stopu C u S n lO P l c h ło d z o n e j z s z y b k o ś c ią 2 ,5 6 C / s p r z e d / a / i po o b ró b c e c ie p ln e j / b /

3 . O b ró b k a c ie p ln a m a ją c a n a c e lu s t a b il iz a c j ą w y m iaro w ą odlew ów ze sto p u C u S n lO c h ło d z o n y c h z s z y b k o ś c ią l , 6 ° C / s /p o n a d k r y ty c z n ą / p o le g a n a w y ż a rz a n iu w

o 2

te m p e r a t u r z e 550 C w c z a s i e m in . 1 4 4 -1 0 s , w z g lę d n ie w z a k r e s i e te m p e r a tu r y 6 0 0 -6 5 0 °C w c z a s i e m in . 7 2 0 -1 0 ^ s .

4 . W p rz y p a d k u odlew ów z e sto p u C u S n lO P l c h ło d z o n y c h z s z y b k o ś c ią około 2 ,5 6

° C / s s t a b iliz a c j ę w y m iaro w ą m ożna u z y s k a ć p o p r z e z w y ż a r z a n ie w te m p e r a tu r z e O

580°C w c z a s i e m in . 1 0 8 -1 0 s .

5 . O p is a n a p o w y żej o b ró b k a c ie p ln a odlew ów z b rą z ó w C u S n lO i C u S n lO P l n ie w pływ a z n a c z ą c o n a ic h w ła s n o ś c i m e c h a n ic z n e , n a to m ia s t pow oduje z n a c z n e o b n iż e n ie w sp ó łc z y n n ik a t a r c i a p r z y r ó ż n y c h o b c ią ż e n ia c h c o ś w ia d c z y o je j b a r d z o k o rz y s tn y m w p ły w ie n a ś c i e r a l n o ś ć ty c h sto p ó w .

6 . S to s o w a n ie o p ra c o w a n e j o b ró b k i c ie p ln e j je s t w łaściw y m i sk utecznym sposobem p o d w y ż s z e n ia p r z y d a tn o ś c i odlew ów z e sto p ó w C u S n lO i C u S n lO P l do celó w p r o d u k c ji ło ż y s k .

T e c h n o lo g ia o b r ó b k i c ie p l n e j o d le w ó w z b r ą z u 267

In fo rm a c ja dod atk o w a

O p ra c o w a n a o b ró b k a c ie p ln a z o s t a ła w d ro ż o n a do p ro d u k c ji ło ż y s k śliz g o w y c h s t o ­ so w an y ch w s iln ik a c h w y s o k o p rę ż n y c h . W p ro w a d z e n ie je j w dw óch d u ży ch w y tw ó r­

n ia c h w yelim in o w ało c a łk o w ic ie a w a r ie ty c h s iln ik ó w , p r z y n o s z ą c b a rd z o p o w ażn e e f e k ­ ty e k o n o m ic z n e .

LITER A TU R A

1 . RUTKOW SKI K . : B r ą z y c y n o w o -fo s f o ro w e , ic h w ła s n o ś c i, s p o s o b y p r o d u k c ji, p r z e r ó b k i i m o ż liw o śc i z a s to s o w a n ia , z u ż y c ie i sto p y z a m ie n n e . P r a c a p ro g ra m o w a In s ty tu tu O d le w n ic tw a , Z -24-19/67, K rak ó w 1967

2 . L O ISEA U R . j L EM O IN E G . , PIC A RD P . : F a c te u r s a g is s a n t s u r l e s p r o p r i é t é s e t l e s c a r a c t é - r i s t i g u e s d e s b r o n z e s a ’ le t a in . N a tu re et 1 ’ in f lu e n c e . F o n d e r ie , 1962, n r 19 5 , s . 15 7 .

3 . HANSON D . : C h il l- C a s t T in B r o n z e s . E .A r n o ld a . C o . London 1951.

4 . M LINAREW IC M . : K a la jn a b r o n z a . L iv a r s tw o , 1959, t . 6 , n r 2 9, s . 8 7.

5 . YOSHIDA S . : M e c h a n ic a l p r o p e r ti e s o f th e c a s t in g s o f p h o s p h o r b r o n z e s . Im ono, 1960, t . 3 2 , s . 1 2.

6 . BIGAJ J . , GOLONKA J. : i in . : O n ie k tó ry c h w ła s n o ś c ia c h p rę tó w i tu le i b rązo w y ch o d lew an y ch m eto d ą c i ą g ł ą . Rudy i M e t . N i e ż e l . , 1970, t .T 5 , n r 8 , s .4 0 8 .

7 . RUTKOW SKI K . , M IĘTK A Z . ! B a d a n ia w pływ u te m p e r a tu r y n a tr w a ł e zm iany w y ­ m ia ro w e tu le je k łb a korb o w o d o w eg o z b r ą z u B 1 0 1 . P r a c a p ro g ra m o w a In s ty tu tu O d­

le w n ic tw a , Z . - 4 1 7 1 /7 0 , K ra k ó w .

8 . RUTK OW SK I K . , M IĘTK A Z . : O b ró b k a c ie p ln a b r ą z u B101 s t a b il iz u j ą c a w y m ia ry odlew ów i z a p o b ie g a ją c a z a c ie r a n iu s ię ło ż y s k ś liz g o w y c h . II M ię d z y n a ro d o w a K on­

f e r e n c ja O dlew ników M e ta li N ie ż e la z n y c h , K rak ó w 1973.

9 . RUTKOW SKI K . , KAROLINI M . : O b ró b k a c ie p ln a b rą z ó w c y n o w y c h . P r a c a p r o ­ g ram o w a In s ty tu tu O d le w n ic tw a , Z -8 9 0 1 , K ra k ó w .

10. KRAKOWIAK M . , P r a c a d yplom ow a, A G H , I n s ty tu t P r z e r ó b k i P la s ty c z n e j i M e ta ­ lo z n a w s tw a , W y d z .M e ta li N ie ż e la z n y c h , K rak ó w 1973.

1 1 . V YKLICKI Z . , C H V A TA L M . : M o ż n o s ti o v liv n o v a n i m e c h a n ic k y c h v la s tn o s t i b r o n - zu C u S n l2 . S lé v â r e n s t v i , 1 9 6 5 , t . 1 3 , n r 1 1 , s . 4 4 7 .

12. M A R E C H A L K . : A k e t - e s to b b a lk o to s o n b ra n z o k s z e r e p e a c s a p a g y h a s z n a la b ta n . Ô n tô d e 1964, 1 . 1 5 , n r 1 , s . 1 0 .

13. KONIECZKA B . : M o ż liw o ść c z ę ś c io w e g o u p la s ty c z n ie n ia o d le w n ic z e g o b r ą z u c y - n o w o -d o sfo ro w e g o B 1 0 1 . B iu l. te c h n . Z a k ł. M e t a lu r g . " P o m e t" , 1969, t . 7 , n r 8 , s . 1 3 .

14. DENISO V V .A . : O s o b ie n n o s ti z a tw ie r d ie v a n ija o tliv o k iz d o v ia n is to j b r o n z y . L it.

P r o i z v . 1968, n r 9 , s . 2 3 .

1 5 .COVINGTON M .W . : H e a t T r e a tin g C o p p e r a n d C o p p e r A llo y s . M e t. P r o g r . 1974, t . 1 0 5 , n r 5 , s . 7 5 .

268 K . R u tk o w s k i, M . K a r o lin i

1 6. ANONIM : M e ta lo g ra p h y o f c o p p e r an d i t s a l l o y s . M e t. P r o g r . , 1975, t . 10 8 , n r 8 , s . 4 8 .

1 7 . SĘK O W SK I K . , P IA SK O W SK I J . i in . : A tla s s t r u k t u r z n o rm a liz o w a n y c h stopów o d le w n ic z y c h . W N T , W a rs z a w a 1972.

H E A T -T R E A T M E N T O F TIN AND T IN -P H O S P H O R U S BRO N ZE C A S T IN G S U SE D FO R PL A IN BEA RIN G S

S u m m a r y

T he p a p e r p r e s e n ts an e v a lu a tio n o f th e e ff e c t o f h e a t- tr e a tm e n t o f tin an d tin -p h o s p h o - r u s b r o n z e s on d im e n sio n a l an d s t r u c t u r a l s ta b il ity o f c a s t i n g s . S ta b iliz a tio n o f s t r u c ­ t u r e b y h e a t- tr e a tm e n t r e s u l t s in s ig n ific a n t im p ro v em en t o f w e a r r e s i s t a n c e in c o n d itio n s o f slid in g f r i c t i o n .

TEXHOJIOriiH TEPHMHECitOił OEPAEOTKM OTJILcOii M3 OJiOBOPO U 0JI0B0-®0C$0PH0ii BP0H30B, IIPEflHA3HAliEHHUX flJIfl nP0M3B0flCTBA nOJBMIlHMKOB CKOJILjsEHUH

P e 3 » u e

B CTaTBe «aeTCH oueHKa bjihhhhh TepMiuiecKoti o d p a d o m « ojiobux h o jio b o -

« o c $ o p h h x dpoH30B Ha cTeneHB pa3MepHoii CTad«Jin3amiii CTpyKiypu o tjih b k h . OdecneneHMe CTadiuiH3aiiHM CTpyKTypii n y ie u TepuMROCKoti o d p a d o m « np«Bon«T K SHaRHTeJIBHOViy nOBUmeHHlO HaHOCOCTOilKOCTH B yCJIOBMHX T p e H M H CK0flB*eHHeti.