Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Влияние процессов окисления на антифрикционные и прочностные свойства пары трения наглядно видно из рис. 7 [359]. Износ при окислительном трении (рис. 7 а, кривые 1, 2) значительно меньше, чем при тепловом (кривые 4, 5). Коэффициент трения в области окислительного износа (рис. 7, б, кривые 3, 5) зависит от состава и свойств окисных пленок и изменяется по мере повышения скорости скольжения, а следовательно, и температуры. Окисные пленки способствуют резкому снижению коэффициента трения. При испытаниях в окислительной среде (рис. 7, в, кривые 1, 2) микротвердость поверхностей трения образцов резко повышается по сравнению с испытаниями в неокислпте-льных средах (кривые 3—5) вследствие более высокой твердости окислов железа.
Таким образом, газовая среда сильно влияет на закономерности процессов трения, интенсивность износа и коэффициент трения [359]. В случае сложных по составу антифрикционных материалов, что обычно имеет место в композиционных спеченных материалах или в присутствии различного рода антифрикционных добавок, например серы или сульфиде»» процессы окисления существенно усложняются.
31
Изучено [231] влияние серы, вводимой в виде топкого порошка или пасты на рабочие поверхности пары трения Ст. 3 по закаленной стали 45 на образование слоя вторичных структур. Трение образцов проводили иа воздухе без подачи смазки и с подачей в зону контакта легкоподвижных серусодержащих паст. При исследовании фазового состава образующихся поверхностных пленок с помощью микроскопа УЭМВ-100В в режиме
6 б
Рис. 7. Зависимость приведенного износа (а), коэффициента трения стали 45 по стали (б) и микротвердости поверхности трения образцов из стали 45 (в) от газовой среды ы скорости скольжения:
і — кислород; 2 — воздух; з — азот; 4 — углекислота; 5 — аргон.
микродифракции установлено появление в начальный период трения в продуктах износа сульфида железа FeS. С увеличением времени скольжения в продуктах износа преобладал ферросульфат FeSO^ В период установившегося процесса трения, характеризующегося минимальным коэффициентом трения и износом, рабочий слой состоял из моногидроокиси 6 = FeO(OH) с гексагональной кристаллической решеткой, ориентированной наиболее плотноупакованными кристаллическими плоскостями параллельно направлению скольжения. Этой стадии отвечает и минимальное значение коэффициента трения (рис. 8). Образование ферросульфата FeS04 объясняется присутствием в атмосфере паров воды и протеканием следующих реакций [233]:
Fe + S + O2 -V FeSO4 + H2O + 02-v Fe(OH)SO4 SO3 + 6 = FeO(OH).
Положительное влияние на процесс трения гидроокиси железа подтверждено также введением в зону трения искусственно синтезированной моногидроокиси. При этом значения коэффициента трения сравнимы с «го значениями, определенными при образовании моногидроокиси в процессе трения в присутствии серы.
Образование моногидроокиси железа на поверхностях трения спеченных антифрикционных материалов на основе железа обнаружено и при трении в присутствии смазки, содержащей сернистые и хлорсодержащие добавки [233]. Смазочными маслами служило индустриальное масло И-20 чистое и с добавками метилового и изобутилового эфиров, эфиров три-хлоруксусной кислоты, хлорпарафина и присадки Л3-23к. Введение серу-« хлорсодержащих присадок в масло И-20 позволяет значительно повысить контактные нагрузки. В продуктах износа и в отделенных с доверх-
32
постой тренпя пленках установлено наличие гидроокиси в = Mittut ,,рпі-птпрованнои плотноупакованными плоскостями ™0(ОН),
шртки параллельио поверхности трения. оГ былТ
при введении в материал присадок хлористого бария иш1аРУЖев* *
Следует иметь в виду, что окислы не всех металлов улучшат а*™. фрикционные свойства пары трения. В работе [256] подчеркиваете^г ™ износ нельзя связывать с каким-либо одним свойством окисної пленка Он определяется комплексом свойств окис- "«еикж.
ных пленок, образующихся в процессе тре- А пня (прочностью, хрупкостью, твердостью), Q1O и прочностью связи окисной пленки с поверхностью основного металла. 0,4
Однако благоприятное влияние окисления поверхностей трения на антифрикцион- 0,2-ные свойства имеет место до определенной степени окисления. В работе [180] показано, что основной причиной интенсивного изнашивания железографитовых пористых материалов, работающих при нагрузках, близких к критическим, является интенсивное окисление железа. При этом разрушаются контакты между спеченными частицами, снижается прочность материала, в зоне трения появляется повышенное количество частиц окислов железа, играющих роль абразива. Интенсивный износ начинается при температурах, превышающих 220° С.
Диффузионное перераспределение элементов в поверхностном слое.
На образование и свойства слоя вторичных структур на поверхностях пары трения большое влияние оказывают диффузионные процессы, протекающие в тончайших слоях под влиянием локальных высоких температур, давлений и деформаций, имеющих место при трении. Перечисленные процессы протекают с большими скоростями и могут приводить к существенным изменениям химического состава поверхностных слоев и иере-распределению элементов в них. Химический состав изменяется также в результате взаимодействия материалов пары трения и смазки и воздуха или другой окружающей среды.
