Кинетика разрушения поверхностного слоя

КИНЕТИКА РАЗРУШЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ [c.145]

КИНЕТИКА ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ПРИ ТРЕНИИ [c.67]

При работе, например, деталей газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания воздействие термоусталостных напряжений сопровождается газоабразивным изнашиванием, коррозионным разрушением поверхности. Одним из эффективных способов защиты поверхности от воздействия продуктов сгорания является нанесение специальных покрытий. Известно, что усталостные трещины (в том числе и термоусталостные) зарождаются обычно на поверхности изделия. Поэтому важно знать характер влияния покрытия на кинетику термоусталостного разрушения. Защищая основной металл от воздействия среды, т. е. увеличивая тем самым долговечность, покрытие может стеснять пластическую деформацию поверхностных слоев, способствовать возникновению и росту трещин, уменьшать надежность детали. [c.128]

Однако этот метод мало пригоден для исследования кинетики накопления пластической деформации в поверхностных слоях материала, так как требует разрушения образцов (изготовление поперечных шлифов). В этом смысле метод контроля за структурными изменениями поверхностных слоев в процессе работы имеет гораздо большие возможности. [c.31]

Преимущественное развитие усталостных трещин происходит в поверхностных слоях, что обусловлено более ранним по сравнению с остальным объемом металла повреждением поверхностных слоев из-за более раннего накопления в этих слоях критической плотности дислокаций [83]. Поскольку процесс усталости во всей массе протекает неоднородно, то для изучения изменения свойств в процессе циклического нагружения необходимы характеристики, которые позволяли бы судить о процессах, происходящих в локальных объемах металла. В связи с этим при изучении усталостного разрушения широкое применение нашли методы измерения твердости и микротвердости, рентгеновского анализа, оптической и электронной микроскопии. Результаты этих исследований представляют большой интерес для выявления сходства и различия кинетики накопления структурных повреждений и разрушения в условиях объемного циклического нагружения и при фрик-ционно-контактной усталости, поскольку аналогичные методы исследования широко применяются при трении. Методы интегральной оценки структурных изменений, такие, как измерение электросопротивления (проводимости), внутреннего трения, магнитных свойств, несмотря на то что требуют специальной подготовки образцов и соответственно испытательного оборудования, также могут быть полезны для исследования процессов трения. [c.33]

Исследования в области механики контактных взаимодействий, химических и диссипативных процессов в поверхностных и приповерхностных слоях трущихся материалов показывают, что материал в указанных зонах в процессе трения резко изменяет свое физическое состояние, меняя механизм контактного взаимодействия. Происходят существенные изменения в суб- и микроструктуре приповерхностных микрообъемов. Изучение кинетики структурных, фазовых и диффузионных превращений, прочностных и деформационных свойств активных микрообъемов поверхности, элементарных актов деформации и разрушения, поиск численных критериев оптимального структурного состояния, оценок качества поверхности должны быть фундаментальной основой в поисках материалов и сред износостойких сопряжений. В настоящее время исследованы закономерности распределения пластической деформации по глубине поверхностных слоев металлических материалов, кинетика формирования вторичной структуры, процессы упрочнения, разупрочнения, рекристаллизации, фазовые переходы, которые, в свою очередь, зависят от внешних механических воздействий, состава, свойств трущихся материалов и окружающей среды. Важное значение в физике поверхностной прочности имеет определение связи интенсивности поверхностного разрушения при трении и величины развивающейся пластической деформации. Сложность указанной проблемы заключается в двойственности природы носителей пластической деформации. Дислокации, дисклинации и другие дефекты структуры являются концентраторами напряжений, очагами микроразрушения. В то же время движение дефектов (релаксационная микропластичность) приводит к снижению уровня напряжений концентратора, следовательно, замедляет процесс разрушения. Условия деформации при трении поверхностных слоев будут определять преобладание одного из указанных механизмов, от которого будет зависеть интенсивность поверхностного разрушения. Межатомный масштаб связан с характерным сдвигом, производимым элементарными носителями пластической деформации (дислокациями). В легированных металлических системах величина межатомного расстоя- [c.195]

Появление новых методов и средств определения структуры, строения и состава поверхностных слоев, возникающих в процессе трения, позволяет расширить научные и прикладные исследования в области граничной смазки, химико-физических свойств присадок к маслам. Важным является получение тонких поверхностных пленок на поверхностях трения под влиянием контактных давлений, температур, временного фактора, химического взаимодействия материалов и смазочных сред, при воздействии окружающей среды. На всех стадиях формирования граничных слоев решающее влияние имеют адсорбционные процессы, кинетика образования и разрушения поверхностных пленок. Целесообразно получить реологические уравнения для граничных смазочных слоев при высоких давлениях, скоростях сдвига, температурах с учетом анизотропии свойств. [c.197]

Линейная механика разрушения исходит из модели сплошной среды. Как уже отмечалось, анализ кинетики трещин в рамках механики континуума связан с наличием особой точки у вершины трещины возникающие при расчете трудности не удается преодолеть даже при самых сложных моделях сплошной среды. Как выход из этого положения Черепанов [250] предложил при описании роста трещин на основе модели сплошной среды использовать атомную константу материала Т , характеризующую особые свойства поверхностного слоя твердых тел, влияние которого аналогично действию жидкой неразрывной пленки нулевой толщины с поверхностным натяжением у. Это позволило представить граничные условия на поверхности тела, свободной от внешних нагрузок, в виде [c.143]

Правомерность изложенных выше соображений подтверждается малой чувствительностью кажущейся энергии активации разрыва (температурного коэффициента) к напряжениям. Из рис. IV. 13 видно, что в большом интервале значений сг температурные коэффициенты U почти не зависят от напряжения. Это подтверждает предположение о решающей роли скорости диффузии среды в кинетике процесса разрушения. Некоторое увеличение значений U в области малых а по сравнению с областью больших а можно объяснить возрастанием общего времени контакта растворителя с полимером и набуханием граничных поверхностных слоев микротрещин. Такое набухание, естественно, несколько замедляет и видоизменяет процесс проникания среды в объем материала, повышая вязкость среды в пограничных с полимером слоях. Уменьшение U при <т> 30 МПа в случае метанола и уксусной кислоты может быть объяснено соизмеримостью значений и т,. [c.157]

О влиянии температуры на прочность полимерных материалов будет сказано ниже. Здесь же отметим исследования прочности резин при повышенных температурах. При изучении вопросов влияния температуры на скорость разрушения ненаполненных резин Г. М. Бартенев (1958—1964) показал, что с повышением температуры увеличивается скорость образования и роста треш ин и надрывов. В этих же работах проведено исследование влияния температуры на временную зависимость прочности резин в интервале от 20 до 140° С. Установлено сложное влияние температуры на долговечность, и указан диапазон практически безопасных нагрузок. Было показано, что температурно-временные зависимости для резин отличаются от таковых для твердых полимеров, причем при высоких температурах (90—140° С) в области больших долговечностей наблюдается отклонение кривых временной зависимости прочности от линейной (в координатах 1д т — lg <7), что, по-видимому, связано с изменением структуры в поверхностном слое образцов под действием процессов деструкции. Кроме того, в отличие от твердых тел (Г. М. Бартенев, 1964), напряжение оказывает незначительное влияние на энергию активации, которая для резин принимает довольно низкое значение это связано, по-видимому, с тем, что кинетику процесса разрушения резин определяют главным образом межмолекулярные связи. [c.421]

Сравнение полученных зависимостей позволяет выявить влияние показателя N в соотношении (6.9) на кинетику изнашивания. При N = 3 преобладающим оказывается поверхностный износ, переход к которому осуществляется после единственного акта подповерхностного разрушения. При N — 5 происходит б актов, а при iV = 5,5 - 28 актов подповерхностного разрушения. В то же время можно указать на ряд характерных черт процесса усталостного изнашивания при постоянной нагрузке монотонное уменьшение со временем толщины отделившегося слоя, прекращение подповерхностного разрушения после конечного числа актов, переход к установившемуся поверхностному износу, характеризуемому постоянной скоростью. [c.332]

Таким образом, несмотря на значительные ограничения рассмотренная модель позволяет воспроизвести ряд особенностей изнашивания, наблюдаемых на практике. В частности, описана возможность одновременного протекания непрерывного (поверхностного) и дискретного (подповерхностного, возникающего на конечной глубине) разрушения при едином механизме накопления поврежденности. Знание конкретного вида функции q z, Р) позволяет определить кинетику процесса разрушения и его количественные характеристики (скорости поверхностного, подповерхностного и полного износа, моменты отслаивания, толщину отделяемого слоя и т.д.). [c.338]

Таким образом, изучая в предварительнь х экспериментах на моделях кинетику разрушения поверхностного слоя при разных условиях эксплуатации, можно установить характерные для этого процесса информативные параметры АЭ, причем для каждого материала и для каждой пары трения могут быть свои параметры. [c.109]

Полезная информация о процессах трения может быть получена из анализа кинетики изменения электропроводности контакта. Электропроводность позволяет оценить интенсивность процессов разрушения поверхностных слоев с образованием Фупномасштабных продуктов разрушения. Моменту образования такой частицы разрушения соответствует момент резкого повышения электропроводности. Поэтому средний промежуток времени между моментами резкого увеличения электропроводности контакта является важной характеристикой способности смазочного материала препятствовать (или способствовать) образованию такой структуры пограничного слоя, которая вызывает крупномасштабные разрушения поверхностных слоев контактирующих тел [8]. Величина электропроводности позволяет охарактеризовать толщину смазочной пленки и, в какой-то степени, ее природу. Так, образование трибополимерной пленки характеризуется монотонным снижением электропроводности в течение длительного времени испытаний. [c.284]

Установлено качественное изменение механизма и кинетики разрушения при ударном изгибном погружении обработанного лазером поверхностного слоя по сравнению с металлом после объемной термической обработки, что связано с торможеиием роста трещины при ее прохождении через слои с различными физико-механическими свойствами. [c.104]

Сравнивая эрозионную стойкость хромомарганцевого и хромоникелевого аустенита, можно убедиться в том, что их природа существенно различается. Это различие прежде всего проявляется в кинетике упрочнения хромомарганцевого и хромоникелевого аустенита (см. рис. 120). Поверхностная твердость и глубина упрочненного слоя в хромомарганцевом аустените намного больше, чем в хромоникелевом. Общим для них является характер изменения поверхностной твердости, которая сильно увеличивается в начальный период испытания, когда аустенит оказывает наибольшее сопротивление микроударному разрушению. Затем увеличение твердости прекращается этот период соответствует началу разрушения стали. Зависимости интенсивности изменения твердости поверхностного слоя от времени микроудар-ного воздействия для хромоникелевого и хромомарганцевого аустенита различны. После 3 ч испытания твердость упрочненного слоя для хромомарганцевого аустенита (сталь 25Х14Г8Т) НВ 555, а для хромоникелевого аустенита (сталь 12Х18Н9Т) НВ 248. [c.214]

Помимо охлаждающе-смазочного действия активные молекулы жидкостей, проникая в микротрещины поверхностного слоя материала, адсорбируютс.ч на поверхностях трещины, оказывают расклинивающее действие ( эффект Ребиндера ) и тем самым могут способствовать разрушению поверхности срезаемого слоя. Этот процесс существенно связан с кинетикой зарождения и развития разнообразных дефектов структуры, дислокационными конфигурациями, с микронеоднородностью пластического течени.я и другими процессами. Например, характерная особенность разрушения тугоплавких сплавов при контакте с адсорбционно-активными средами — распространение трещин происходит в основном гю границам зерен, а не по телу зерна. [c.55]

Количественному описанию износа и нов реждаемости при трении посвящено значительное количество работ. Число исследований механизмов разрушения поверхности крайне ограничено [24, 30, 47, 53, 58, 60]. Изучение сущности износа и повреждаемости представляет значительные трудности. Они обусловлены необходимостью учета комплекса механических, физических и химических явлений в зоне контакта. Непосредственное изучение кинетики разрушения затруднено тем, что в процессе участвуют крайне малые объемы поверхностных слоев, а сам контакт изолирован от прямого наблюдения. [c.276]

Для свинца и кадмия кислоты не действуют на трущиеся поверхности, если отсутствуют окислительные агенты, такие как молекулярный кислород или перекись. Роль этих агентов в процессе коррозии и кинетику установил К.С. Рамайя [41]. В большинстве случаев коррозия поверхностных слоев трущихся деталей является нежелательной, так как не только увеличивает износ, но и является причиной отказов вследствие разрушения или образования задира. [c.314]

Математическое моделирование, закон поверхностного разрушения твердых тел при трении в общем случае должны учитывать физические, химические, механические явления, контактную ситуацию, изменение геометрических характеристик твердых тел во времени, кинематику движения, структуру и состав поверхностных и приповерхностных слоев, образование химических поверхностных соединений, состояние смазочного слоя. Получение уравнений, характеризующих в общем случае процесс поверхностного разрушения при трении, должно базироваться на синтезе эксперимента и математических моделей, учитывающих физико-химические процессы, механику сплошных сред, термодинамику и материаловедческий аспект проблемы. Разрабатываемый теоретико-инвариантный метод расчета поверхностного разрушения твердых тел при трении основывается на уравнениях эластогидродинамической и гидродинамической теории смазки, химической кинетики, контактной задачи теории упругости, кинетической теории прочности и учитывает теплофизику трения, адсорбционные и диффузионные процессы. Цель данных исследований —в получении из анализа и обобщений экспериментальных результатов критериальных уравнений с широкой физической информативностью структурных компонентов, полезных для решения широкого класса практических задач и необходимых для ориентации в направлении постановки последующих экспериментальных работ. Исследования в данной области будут углубляться и расширяться по мере развития знаний о физико-химических процессах, г[ротекающих при трении, получения количественных характеристик и развития математических методов, которые обобщают опытные наблюдения. [c.201]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...