свойствами металлов трущейся пары (их механическими свойствами, характером и прочностью поверхностных пленок), температурой в зоне трения, геометрией поверхности, а также удельным давлением на этой поверхности. В общем случае, с повышением температуры и удельного давления, т. е. факторов, способствующих схатыванию металлов, роль адгезии растет.

Образование и разрушение фрикционных связей ведут к местному выделению тепла в очень малом объеме металла приповерхностного слоя, что приводит к локальному скачку температуры. Интенсивный теплоотвод в окружающий, более холодный металл, может приводить к очень быстрому снижению температурного пика. Например, запись изменения температуры в трущемся контакте сталь — константан с использованием принципа естественной термопары обнаружила отдельные пики температуры до 700° С продолжительностью менее Ю-4 сек. [172]. Предельная температура, достижимая при сухом трении, равна температуре плавления более легкоплавкого металла трущейся пары. В отдельных случаях температура на поверхности трения может быть и значительно выше, если металл (например, алюминий) способен вступать в экзотермические реакции с окружающей атмосферой. По мере выделения тепла на трущихся поверхностях оно распространяется в глубь металла и происходит более или менее равномерный нагрев трущихся тел по всей приповерхностной области. Максимальный градиент температуры у поверхности трения зависит от теплофизических свойств металла и продолжительности процесса. Чем выше теплопроводность и чем медленнее процесс, тем меньше этот градиент. Если не учитывать локальные всплески температуры, то нагрев при трении можно рассматривать как процесс линейного распространения тепла, генерируемого плоским источником, расположенным на трущихся поверхностях.

При трении с глубинным вырыванием мгновенная поверхность трения не совпадает с его начальной поверхностью. Это может заметно повлиять на распределение температуры в приповерхностных слоях.

Сложная природа трения приводит к тому, что величина коэффициента трения весьма непостоянна и зависит не только от свойств металла, геометрии и чистоты поверхности, но и от параметров процесса трения (давления, скорости скольжения и температуры).

Выше было показано (см. рис. 174, а), что с уменьшением степени шероховатости поверхности сильнее проявляется адгезионная природа трения и коэффициент трения растет. Как правило, наличие на металле поверхностных пленок, в первую очередь окисных, снижает коэффициент трения. Повышение / в результате разрушения окисных пленок показано в работе [50] (см. рис. 43) при взаимном перемещении образцов из многих металлов.

Показательны результаты опытов по трению железа с поверхностью, тщательно очищенной в вакууме [175]. Через 10 сек

после впуска в вакуумную камеру небольшого количества паров воды коэффициент трения понизился от / 3 (схватывание) до / = 2,2, а через 10 мин до 1,4. Вымораживание влаги вновь подняло / до 2,1. При повторном впуске и вымораживании влаги коэффициент трения изменялся от 1,4 до 2,1. Очевидно, вымораживание удаляло только адсорбированную влагу, а хемосорбиро-ванная пленка, образовавшаяся при первичном впуске паров воды в камеру, сохранялась (что соответствует / = 2,1).

Опыты по трению на воздухе с неудаленной окисной пленкой и в вакууме 10"6 мм рт. ст. после ее удаления высокотемпера-

Коэффициент сухого трения некоторых металлов на воздухе и в вакууме

турнои прокалкой показали, что рост коэффициента трения в результате удаления пленок может быть очень большим (табл. 39) [171].

Как отмечается в работе [86], такой значительный рост / при удалении окислов в проведенных опытах связан с применением ничтожных нормальных усилий и, как следствие, с очень большой ролью сил адгезии, мало зависящих от нормальных усилий. Обычно коэффициент трения после удаления пленок растет в 2—3 раза, а иногда

при толстых пленках, когда проявляются фрикционные свойства самих пленок, / для чистых поверхностей может быть и ниже, чем для окисленных (табл. 40).

По данным работы [158], для отожженной в вакууме меди / = = 0,36 (испытание на воздухе), а после образования на меди толстой окисной пленки / — 0,90-^-0,97.

Исследования А. Коффина по трению на воздухе и в гелии разноименных металлов показали (табл. 41), что разрушение окисных пленок в гелии наиболее закономерно влияет на / у металлов, обладающих неограниченной взаимной растворимостью (класс А) — коэффициент трения в гелии существенно выше; при трении в гелии металлов, образующих интерметаллиды (класс С), /, наоборот, понижается (вероятно, из-за легкого разрушения тончайших хрупких интерметаллидных прослоек), и, наконец, для металлов, практически нерастворимых (класс Д), / при трении в гелии иногда растет, а иногда понижается [178].

Роль окисных пленок хорошо выявляется по показателям износа при трении в различных средах. При некоторой критической скорости скольжения (для стали 45 около 2 м/сек), когда исходная окисная пленка в процессе трения разрушается, в аргоне или особенно в вакууме износ резко возрастает, в то время как на