Куксенова_Методы исследования поверхностных слоев (831911), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Основная причина — внедрение в решетку α-Fe атомов изфрикционного стержня (обрабатывающего инструмента) и технологической жидкости, что, как отмечалось, было подтверждено микроспектральным анализом. В результате формируется модифицированная зона с решеткой матрицы. Ее структурное состояние длязакаленной основы характеризуется химическим составом: значения Δа примерно в три раза меньше, чем для модифицированнойзоны на нормализованной подложке.Различия структурного состояния модифицированной зоны дотрения обусловливают зависимость изменений в процессе тренияот вида предварительной термической обработки. При трении нормализованной стали собственно покрытие обеспечивает более мягкие условия приработки, и на этой стадии оно изнашивается (после завершения стадии приработки на рентгенограммах покрытиене регистрируется). Изменяется также состав подповерхностнойзоны.
Как следует из рис. 12, толщина модифицированного слояпосле длительных испытаний в установившемся режиме тренияуменьшилась до 1 мкм и степень насыщения решетки матрицы68Рис. 13. Изменение периода кристаллической решетки стали 50Г по толщине поверхностных слоев:а – нормализация и ФАБО; б – закалка и ФАБО (1 – до трения; 2 – после трения)чужеродными атомами уменьшилась примерно в три раза.
Однако при этом сохраняется колебательный характер зависимостиΔа = f (h), но с меньшей амплитудой, чем в состоянии до трения. Таким образом, на основе совокупности триботехнических иструктурных характеристик можно предположить, что трение нормализованной стали с покрытием, полученным ФАБО, сопровождается не только более мягкими условиями приработки по сравнению со сталью без покрытия, но и проявлением специфических«защитных функций» модифицированного слоя, состоящих в перераспределении внедренных атомов, распространении их на большую глубину и постоянном создании новой модифицированнойзоны. Совокупность этих явлений обеспечивает повышение работоспособности и долговечности поверхностного слоя.При трении закаленной стали с покрытием процессы в модифицированном слое иные.
Как показывает изменение периода решетки Δа (см. рис. 12), в процессе небольшого пути трения модифицированная зона износилась и новая не образовалась. Исчезновениеэффекта положительного влияния как собственно покрытия, так69и модифицированного слоя определяет знак, причину измененияи абсолютные значения Δа. Изменение периода решетки твердогораствора в слоях, прилегающих к межфазной границе раздела, обусловлено в основном влиянием сил адгезионного взаимодействияпри трении [28].Совокупность макро- и микроскопических критериев качестваузла трения, в котором поверхность образцов из стали 50Г в закаленном и нормализованном состоянии обработана по методуФАБО в одном технологическом режиме, позволяет выявить принципиальные различия в качестве покрытий, механизме контактного взаимодействия при трении и уровне разрушения сопряженныхповерхностей.При трении нормализованной стали существенным являетсяпроцесс массопереноса элементов фрикционного стержня и технологической жидкости (меди, цинка, олова) в деформируемыймикрообъем и формирование вторичных модифицированных зон.Они имеют особые параметры структуры, обеспечивающие работоспособность материала и долговечность трибосопряжения.При трении закаленной стали с покрытием вплоть до установившегося режима трения происходит постепенный процесс изменения площади контактирования за счет вовлечения участков смягким слоем, а вследствие недостаточной податливости матрицы при повторном деформировании происходит его разрушение.Следовательно, роль покрытия в основном состоит в формировании площади фактического контакта (разрушение идет за счетпокрытия), а в установившемся режиме механизм контактирования определяет матрица (уровень износа такой же, как и в сталибез покрытия).
С отсутствием вторичных модифицированных зон,формирующихся в процессе трения, связано ограничение по времени положительной роли покрытий, получаемых методом ФАБОна закаленной подложке.В итоге можно предложить некоторую последовательностьпроцедуры оценки качества триботехнических покрытий:• неразрушающим методом послойного анализа структуры поверхностных слоев толщиной 0,01. . . 10 мкм выявляются характерные параметры структурного состояния материалаприповерхностных микрообъемов: β(hkl) = f (h), |gradβ(hkl) |,β2 cos2 ϑ/λ2 = f (k sin2 ϑ/λ2 γ2 ), Δa = f (h). Одним из средств70выявления указанных параметров и зависимостей может служитьметод скользящего пучка рентгеновских лучей.
На этой стадиивыбирают такие технологические режимы ФАБО, которые обеспечивают оптимальные структурные характеристики покрытий;• оценивают триботехнические характеристики пары тренияс оптимальными структурными параметрами покрытий по схеме,выбранной из условия максимального приближения к реальнымусловиям эксплуатации. На этой стадии выявляют триботехнические характеристики покрытий и корректируют технологическиережимы ФАБО;• выявляют наиболее значимые характеристики структурного состояния зоны деформации изнашивающегося образца парытрения на стадии испытаний в установившемся режиме. По совокупности макроскопических характеристик, отражающих механизм контактного взаимодействия, и микроскопических, выявляющих физическое состояние материала зоны деформации и уровеньсамоорганизации системы, прогнозируют работоспособность парытрения в условиях эксплуатации реальных узлов.Разработанный комплексный структурный и триботехническийметод контроля качества антифрикционных покрытий позволили значительно сократить и упростить цикл доведения оптимальной технологии триботехнического назначения до промышленнойпрактики; он может быть также полезен при решении многих задачтрения, износа и смазки машин.ЛИТЕРАТУРА1.
Проников А.С. Параметрическая надежность машин. М.: Изд-воМГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.2. Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин / В.Д. Зозуля, Е.Л. Шведков, Д.Я. Ровинский, Э.Д. Браун. Киев:Наук. думка, 1990.3. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1977.4. Крагельский И.В., Добычин Н.М., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977.5. Тушинский Л.И., Потеряев Ю.П.
Проблемы материаловедениив трибологии. Новосибирск: Изд-во Новосибирского электротехнич.ин-та, 1991.6. Любарский И.М., Палатник Л.С. Металлофизика трения. М.:Металлургия, 1976.7. Поверхностная прочность материалов при трении / Б.И. Костецкий, И.Г. Носовский, А.К. Караулов и др. Киев: Технiка, 1976.8. Владимиров В.И. Проблемы физики трения и изнашивания // Сб.Износостойкость поверхности металлов. Л.: ФТИ им. А.Ф. ИоффеАН СССР, 1988.9.
Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учеб. для техн.вузов / А.В. Чичинадзе, Э.Д. Браун, Н.А. Буше и др. М.: Машиностроение, 2001.10. Гаркунов Д.Н., Мельников Э.Л., Гаврилюк В.С. Триботехника.М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.11. Рыбакова Л.М., Куксенова Л.И. Структура и износостойкостьметалла. М.: Машиностроение, 1982.12. Костецкий Б.И., Колесниченко Н.Ф. Качество поверхности итрение в машинах.
Киев: Техника, 1969.13. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.:Машиностроение, 2000.14. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность). М.: Издво МСХА, 2001.7215. Дьяченко П.Е., Вайнштейн В.Э., Розенбаум Б.С. Количественная оценка неровностей обработанных поверхностей.
М.: Изд-во АНСССР, 1952.16. Приборы и методы физического металловедения / Под ред.Ф. Вайнберга; Пер. с англ. М.: Мир, 1973.17. Беркович Е.С., Крапошина Л.Б. Новый прибор ИМАШ — глубиномер ннтерференционный для испытания на микротвердость поглубине отпечатка. Примеры его применения // Новое в области испытаний на микротвердость. М.: Наука, 1974.18. Карасик И.И. Методы трибологических испытаний в национальных стандартах стран мира / Под ред. проф.
В.С. Кершинбаума.М.: Центр «Наука и техника», 1993.19. Методы испытаний на трение и износ / Л.И. Куксенова,В.Г. Лаптева, А.Г. Колмаков и др. М.: Интермет Инжиниринг, 2001.20. Комбалов В.С. Методы испытаний на трение и износ конструкционных и смазочных материалов: Справ. / Под ред. К.В. Фролова,Е.А. Марченко. М.: Машиностроение. 2008.21. Петрусевич А.И., Генкин М.Д., Гринкевич В,К. Динамическиенагрузки в зубчатых передачах с прямозубыми колесами. М.: Изд-воАН СССР, 1956.22.
Гришко В.А. Повышение износостойкости зубчатых передач.М.: Машиностроение, 1977.23. Обеспечение износостойкости изделий. Метод оценки служебных свойств смазочных масел и присадок к ним с использованиемроликовых испытательных установок: Метод. указания. М.: Госстандарт СССР, 1980.24.
Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методыизмерений: Пер. с англ. М.: Мир, 1990.25. Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях: Справ. М.: Машиностроение, 1986.26. Савенко В.И., Щукин Е.Д. О соотношениях между феноменологическими и структурными критериями работы узлов трения //Трение и износ. 1987. № 4. С. 581–589.27. Куксенова Л.И., Рыбакова Л.М. Рентгеноструктурный и триботехническнй методы контроля качества антифрикционных покрытий // Заводская лаборатория — Диагностика материалов. 1999.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
