Легированные стали и твердые сплавы имеют несколько отличную зависимость, объясняемую их структурой и прочностью карбидов. Увеличение содержания углерода в сталях или легирующих карбидообразующих элементах приводит к уменьшению абразивного износа. Основными легирующими элементами, оказывающими положительное влияние на сопротивляемость сталей износу, являются хром, марганец, никель, вольфрам и молибден.

Твердость поверхностных слоев очень важна для деталей рабочих органов землеройных машин, звеньев гусениц тракторов и экскаваторов, дробящих плит в дробильных машинах и т. п.

Известно, что марганцовистые стали широко применяются для изготовления деталей, подверженных абразивному износу. Высокомарганцовистые стали 13ГЛ (состава С— 1…1.3 %, Мп— 11… 14 %) обладают в этом отношении превосходным свойством: чем больше давление и скорость скольжения при сухом трении детали, тем выше поверхностный наклеп стали и ее твердость. Это значительно повышает ее износостойкость.

Хром придает стали повышенную твердость и равномерность зерен структуры. Покрытия из пористого хрома являются наиболее износостойкими при достаточной смазке пар трения.

Никель оказывает незначительное влияние на износостойкость стали, но в сочетании с хромом применяется в большинстве сталей ответственного назначения, поскольку повышает прокаливаемость и вязкость.

Вольфрам и молибден повышают износостойкость сталей, однако, являясь весьма дорогостоящими легирующими элементами, используются в качестве присадок только в тех случаях, когда это оправдано ответственным назначением деталей.

Повышение твердости металла и сопротивляемости изнашиванию достигается также термической и химико-термической обработкой (закалка, цементация, азотирование, хромирование и т.д.).

Многие детали строительных машин изготавливаются (отливаются) из серого и легированного чугуна, менее ответственные детали — из обычных литейных чугунов, а более ответственные — из легированных. Некоторые сорта чугуна используются в качестве антифрикционных материалов.

На износостойкость чугунных деталей оказывает влияние свободный графит, количество и качество легирующих элементов: кремния, марганца, никеля, хрома и др. Наибольшей износостойкостью обладает чугун пластинчато-перлитной структуры пои содержании перлита до 30%.

Наличие в чугуне включений графита оказывает на износ двоякое влияние. Способность графита адсорбировать смазку лучше, чем основная металлическая масса, является положительным его свойством. Это свойство особенно ценно для деталей, работающих в условиях несовершенной смазки. Графит и сам по себе служит хорошей смазкой. С другой стороны, повышенное содержание графита в чугуне оказывает ослабляющее действие, что может вызвать более легкий отрыв частичек металла при трении, т.е. более интенсивный износ трущихся поверхностей. Поэтому, с точки зрения износостойкости, основное значение имеет не количество графита, а форма и расположение его включений. Менее всего ослабляют прочность основной металлической массы округлые или шарообразные включения графита. Такие чугу-ны получают модифицированием.

Наличие в чугуне присадок фосфора 0,3…0,7 %, хрома — 0,3…0,5 % повышает износостойкость деталей. Чугун, легированный никелем (1,2…1,5 %), имеет мелкозернистую структуру с глобулярным графитом и обладает высокой износостойкостью. Хром в таких чугунах, образуя карбиды, оказывает на чугун упрочняющее воздействие, а никель способствует графитизации чугуна и измельчению перлита и графита. Износостойкость чу-гунов может быть повышена в 2…3 раза при их закалке, которая производится так же, как и закалка стали.

Большое число втулок и вкладышей подшипников строительных машин изготовляют из цветных металлов и сплавов. Необходимо, однако, помнить, что цветные металлы являются относительно дефицитным и дорогостоящим материалом, поэтому их применение может быть оправдано только в тех случаях, когда по условиям работы они не имеют полноценных заменителей.

Антифрикционные подшипниковые сплавы подразделяют на следующие группы: оловянистые и свинцовистые баббиты; оловянистые и свинцовистые бронзы; подшипниковые сплавы на алюминиевой и цинковой основе. Антифрикционность баббитов объясняется тем, что в основной вязкой массе олова или свинца расположены микроскопически малые твердые кристаллы соединений свинца и олова с сурьмой и медью. При таком строении сплава мягкая основа будет изнашиваться быстрее и поверхность ее понизится в сравнении с твердыми структурными составляющими, поддерживающими вал. Образовавшиеся впадины заполняются маслом, которое, циркулируя по ним, обеспечит интенсивное охлаждение трущихся поверхностей и низкий коэффициент трения.

Помимо антифрикционных свойств баббиты обеспечивают легкую приработку деталей друг к другу, мало изнашиваются и обладают способностью поглощать абразивные частицы, загрязняющие смазку. Последние часто заставляют заменять вкладыши не вследствие износа баббита, а из-за его насыщения продуктами износа, которые вызывают быстрое изнашивание сопряженной детали.

Баббиты широко применяются для заливки шатунных и коренных тонкостенных вкладышей автомобильных и тракторных двигателей, подшипников, компрессоров, металлообрабатывающих станков, центробежных насосов и дробилок. При условии правильного выбора марки баббита, применения качественных масел и соблюдения требуемых зазоров износостойкость баббитов очень высока. Нередко нарушение баббита вызывается его усталостью или некачественной заливкой. В первом случае на поверхности баббита образуется сетка трещин, приводящая при длительной работе к его отслаиванию и выкрошиванию.

В качестве заменителей баббитов применяют свинцовистую бронзу, состоящую из твердой основы и вкрапленных в нее мягких зерен. Такая бронза обеспечивает медленное изнашивание при сравнительно небольшом коэффициенте трения, работая при температурах, вдвое больших, чем баббит. Меньшая, чем у баббитов, прирабатываемость свинцовистой бронзы требует тщательной подгонки соединений при монтаже и более обильной (принудительной) смазки. Подшипники, залитые свинцовистой бронзой, не пришабривают, а отделывают чистовой расточкой. Наиболее часто для подшипников и втулок, работающих при больших скоростях, применяют бронзу БрСЗО. При этом сопрягаемый вал должен быть термически обработан, а его рабочая поверхность тщательно отшлифована.

Применение оловянистых бронз ограничено из-за высокой стоимости и наличия полноценных заменителей: алюминиевых бронз АСМ, БрАЖ9-4, БрАЖН-4-4, алюминиево-медного сплава АМ8, алюми-ниево-медно-кремнистого сплава АМК-2—-алькусина и сплава на цинковой основе ЦАМ-10-5.

Цинковые сплавы примерно вдвое дешевле бронзы, расход их по массе на 40 % меньше за счет разницы в плотности (бронза —8,7 г/см3, ЦАМ—6,3 г/см3). По своей структуре эти сплавы напоминают баббиты, применяются для заливки вкладышей подшипников и втулок, работающих как при спокойных, так и при ударных и вибрационных нагрузках. Они способны выдерживать значительные давления, обладают высокими механическими и противокоррозионными свойствами, повышенной усталостной прочностью, большой теплопроводностью и небольшой массой.

Существенным недостатком этих сплавов является то, что они плохо прилуживаются к чугунному или стальному телу вкладыша, поэтому усилие сцепления сплава с внутренней поверхностью вкладыша часто осуществляется механическим креплением типа «ласточкин хвост». Кроме того, при их применении необходимо добиваться тщательной обработки вала и вкладыша, а также применять увеличенные зазоры из-за высокого коэффициента термического расширения.

За последние годы широкое распространение получили антифрикционные материалы, изготовляемые путем брикетирования металлической стружки с графитом. Такие материалы изготовляются на железной и бронзовой основе, они с успехом используются для изготовления подшипников. Для получения графитизированных материалов применяется металлическая стружка, дробимая в порошок, к которому добавляется до 3 % графита. Полученная смесь спрессовывается под высоким давлением с одновременным приданием порошку формы изделия. Образующаяся при этом пористость улучшает условия смазки и прирабатываемость подшипника. Втулки, изготовленные таким путем, незаменимы в тех случаях, когда по условиям эксплуатации невозможно обеспечить регулярную подачу масла в подшипник.

В последние годы взамен дорогостоящих вкладышей и подшипников из цветных металлов применяют подшипники скольжения из древесных пластиков и полимерных материалов. Использование втулок из капрона для подшипников опорных и поддерживающих катков гусеничного хода машин показало, что такие втулки работают вполне удовлетворительно. Однако недостаточная изученность этого вопроса, ползучесть синтетических материалов и слабая теплопроводность препятствуют их широкому распространению.