ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диффузионные процессы при трении равновесных сплавов из "Структура и износостойкость металла " Число факторов, влияющих на изменение свойств поверхностных слоев в процессе трения, велико. И хотя в каждом конкретном случае результат влияния заключается в формировании структуры зоны взаимодействия, определяющей износостойкость твердых тел, количественный и качественный анализы чрезвычайно сложны. [c.151] Сплавы систем Си—Аи образуют непрерывный ряд твердых растворов закономерности диффузии в них хорошо изучены при объемном нагреве и статическом деформировании. Термическая обработка закаленных сплавов не вызывает сколько-нибудь заметных изменений микроструктуры. Эти особенности сплавов Си—Аи позволяют выявить структурные превращения при поверхностном деформировании трением, т. е. в условиях высокого градиента температуры и давления по глубине зоны деформации. Сплавы Си—2п также имеют широкую область твердых растворов. Эти сплавы детально проанализированы многими исследователями для выявления их износостойкости (однако результаты противоречивы). [c.151] На рис. 58 приведены результаты испытания на трение образцов меди, покрытых слоем золота толщиной 1 мкм. Хорошо видны две стадии при трении. Первая неустановившаяся стадия сопровождается скачкообразным изменением интенсивности износа в области / = 10 . .. 10 . Примерно после 25 ч работы интенсивность износа и коэффициент трения резко падают и выходят на установившиеся значения, характерные для меди при трении в условиях избирательного переноса. Такое изменение параметров трения и износа связано со структурными превращениями в тонких поверхностных слоях. [c.152] На рис. 59 приведены данные изменения интенсивности износа и коэффициента трения. латуней с содержанием цинка 10, 20 и 37%. Для сравнительного анализа указаны также соответствующие данные для износа меди. В начале испытания износ сплавов сравнительно высокий. Интенсивность износа (1 —3)-10 , при этом большему износу подвергается технически чистая медь М1. С увеличением времени испытания величина / падает и выходит на установившийся низкий уровень, который для данных материалов лежит в интервале 2-10 —2-10 -. Наличие в сплаве цинка приводит к снижению интенсивности износа. [c.153] Характер кривой изменения коэффициента трения в целом хорошо согласуется с данными изменения интенсивности износа. Значения коэффициента трения всех исследованных сплавов после 1,5 ч работы практически не изменяются, поэтому на графике приведены данные только до 5 ч работы. Как в начале испытания, в период формирования медной пленки, так и в установившемся режиме коэффициент трения для меди несколько выше, чем для латуни. Обращают на себя внимание абсолютные значения коэффициента трения, которые составляют тысячные доли, в отличие от известных значений при граничном трении, составляющих в лучшем случае сотые доли. [c.153] На рис. 60 показано изменение периода решетки по глубине образцов латуни Л90 при разном времени испытания. Из экспериментальных данных видно, что уже после небольшого времени испытания (0,75 ч) происходит существенное перераспределение цинка по глубине от долей микрометра до нескольких микрометров. При этом тонкие поверхностные слои обедняются цинком вплоть до его полного ухода в смазку и формирования поверхностной пленки меди. Период решетки медной пленки очень низкий, в среднем 0,354 нм (табличное значение периода к1 исталлической решетки меди 0,3615 нм). [c.154] В процессе длительных испытаний отмечена тенденция к локализации изменений периода кристаллической решетки в поверхностных слоях толщиной около 1 мкм на большей глубине значение а практически не меняется и составляет в среднем 0,361— 0,363 нм (исходное значение периода решетки латуни Л90 составляет 0,363 нм). [c.154] Вариацию толщины поверхностного слоя меди убедительно иллюстрирует рис. 60. После испытания латуни Л90 в течение 45 мин толщина медной пленки не превышает 0,1 мкм, после 5 ч—0,3 мкм. Исследование пары трения, например, после 13 ч работы показало, что на основном образце пленка очень тонкая и слабо фиксируется рентгенографически. При увеличении времени испытания до 17 ч толщина пленки возросла до 0,5 мкм, а после 28 ч зафиксирована максимальная толщина медной пленки около 2,5 мкм. После 40 ч толщина пленки вновь уменьшилась примерно до 0,6 мкм. Изменение толщины пленки согласуется с наблюдениями в процессе трения за состоянием контртела (сталь 45), на котором появляется характерный медный налет, связанный с переносом меди на сталь. Оценка величины параметра кристаллической решетки и плотности дислокаций по физической ширине рентгеновских линий меди на поверхности контртела дает соответственно а = 0,355 нм и р л 10 м . Этот результат указывает, что формирующаяся в процессе трения пленка представляет собой чистую медь и при раскрытии пары подвергается разрыву по когезионным связям. Закономерности структурных изменений, установленные для пленки на основном образце (медном сплаве), свойственны и пленке, перенесенной на контртело. [c.155] Увеличение концентрации цинка в исходном состоянии латуней приводит к усложнению характера перераспределения элементов сплава. Кривые на рис. 63 иллюстрируют особенности диффузионных процессов в сплавах с высоким содержанием легирующих элементов. Монотонное уменьшение содержания цинка в твердом растворе с его малой концентрацией в исходном состоянии сменяется кривой с перегибами. На расстоянии от поверхности около 1,5—2,0 мкм наблюдается наиболее высокая концентрация цинка, причем параметр решетки а (концентрация 2п) в подповерхностных слоях увеличивается с ростом исходной концентрации 2п в латуни, и ход кривых усложняется. Характерный признак изменения химического состава всех сплавов — резкое уменьшение концентрации цинка в поверхностном слое твердый раствор обедняется до формирования пленки меди на основном образце и переноса ее на контртело. [c.156] Исследуемые сплавы в исходной состоянии являются равновесными, т. е. содержание легирующих элементов таково, что в соответствии с температурной зависимостью растворимости легирующего элемента в меди сплав в широком диапазоне.температур не претерпевает фазовых превращений. При длительных испытаниях на трение в условиях избирательного перено са наличие флуктуаций концентрации легирующих элементов и неоднородности химического состава по глубине зоны деформации не вызывает процессов, связанных с распадом а-твердого раствора. [c.158] Вернуться к основной статье