Работа сил трения в основном
затрачивается на образование тёп-лоты, но частично* запасается
поверхностными слоями металла за счет образования дефектов. В результате
происходит сильное структурно-термическое активирование поверхностных
слоев. Количественно уровень этого активирования можно оценить через
удельную работу трения At—pv\i, где р — удельная нагрузка; v — скорость скольжения. При
нормальном трении >0,9&ЛТ преобразуется в теплоту и лишь
менее I % запасается в виде структурных дефектов. Чем меньше доля
запасенной энергии, тем выше износостойкость. При повреждаемости разных
видов доля запасенной энергии резко возрастает, достигая >0,1
Лт.
Малая толщина деформирующихся
при нормальном изнашивании поверхностных слоев обусловливает большую
плотность запасенной энергии и соответственно аномально высокий эффект
активирования этих слоев. В результате коэффициент диффузии в них
повышается на 5—10 порядков, н становится возможным их быстрое н сильное
взаимодействие с компонентами окружающей среды, в первую очередь с
кислородом. Именно поэтому вторичная структура содержит обычно большое
количество различных оксидов.
При нормальном изнашивании
разрушение происходит только в тонких слоях со вторичной структурой, после
удаления которых она вновь быстро восстанавливается, и этот процесс
многократно повторяется. В других видах изнашивания разрушение
затрагивает более широкие поверхностные слои и развивается вглубь
гораздо быстрее. При схватывании I и II рода, в зависимости от
механических свойств контактирующих материалов, характер разрушения
меняется от хрупкого до вязкого. При контактной усталости наблюдаются
признаки усталостного разрушения. При других видах повреждаемости
(фретииг-процессе, кавитации, эрозии) механизмы разрушения специфичны н
отличаются от известных.
При решении проблемы
повышения износостойкости металлических материалов используют
конструкционные, технологические н эксплуатационные средства. Все они
направлены иа расширение границ н всемерное снижение интенсивности
нормального изнашивания, а также предупреждение недопустимых
разновидностей поверхностной повреждаемости. К конструкционным
средствам относят оптимальный подбор материалов для пар трения, выбор
вида трения, определение формы и размеров рабочих поверхностей, выбор
системы смазки и т. д. Для предупреждения, например, схватывания I рода
необходимо повышать твердость и снижать пластичность контактирующих
материалов, а для того чтобы избежать горячего задира, следует по
возможности использовать жаропрочные материалы.
Эффективными технологическими
средствами повышения износостойкости являются различные способы
уменьшения шероховатости поверхности, упрочнения поверхностных слоев
(химнко-термнческой обработкой, нанесением покрытий, поверхностным
наклепом). Многого можно добиться и за счет использования эксплуатационных
средств—• подбора оптимальных режимов и условий нагружения, температуры,
среды (промежуточного вещества). Особенно важное ■ значение имеет
правильный выбор смазки, защита от абразивных частиц, охлаждение узлов
трения.
