Энергия активации диффузии примесных атомов

Примесь, содержащаяся в меди

Концентрация примесей, % (мае.)

Энергия активации диффузии примесных атомов вдоль дислокаций, полученная методом внутреннего трения, кДж/г-атом

при возбуждении (циклировании)

при возврате

Фосфор

0,001

71,4

67,2

0,005

76,4

w 9 У

69,3

Бор

0,005

57,1

58,8

0,010

58,0

53,0

0,001

94,9

87,4

Литий

0,005

76,4

92,4

0,010

78,5

76,0

Лантан

0,005

134,4

Р У

130,2

0,010

160,4

149,5

Модифицирующие элементы, широко используемые в литейных сплавах на основе меди, по своему воздействию на энергию активации диффузии располагаются в следующий ряд: лантан, литий, церий, крем­ний, фосфор, никель и бор. При динамическом нагружении, которое име­ет место при трении, эффект дислокационной диффузии особенно высок, так как усиление диффузии достигает 10 … 10 см~ , а плотность дисло­каций- 51013 см-2.

Получает распространение модифицирование литейных сталей, чугунов, бронз и латуней редкоземельными металлами, улучшающее структуру и повышающее контактную усталостность и механические свойства, а также армирование и микролегирование цветных сплавов гранулами сталей, чугунов и тугоплавких материалов, повышающее износостойкость при высоких нагрузках и скоростях скольжения. На рисунке приведены данные о приведенном износе при трении без смазки бронзы БрКЗС1Мц1, полученной по обычной технологии (кривая 7), при модифицировании 0,05 % (мае.) РЗМ (кривая 2) и при микролегировании 0,85 % (мае.) гранулами 0 1 мм стали 45ХФ1 (кривая 5).

Изнашивание металлов и сплавов при высоких давлениях, которые характерны для специальных отраслей машиностроения, обычно связано с повышением температуры в местах контакта и различными физико­химическими процессами на поверхности трения. На отдельных участках поверхности трения возникают фазовые превращения, окисление или оплавление и объемные напряжения. Сложные напряжения, связанные с перераспределением химических элементов, образованием вторичных структур и диффузионными процессами, оказывают значительное влия­ние на износостойкость деталей в парах трения с высокими удельными нагрузками.

Износостойкость бронзы БрКЗС1Мц1 при трении без смазки при различных удельных давлениях и способах обработки сплава


Износостойкость бронзы БрКЗС1Мц1 при трении без смазки при различных удельных давлениях и способах обработки сплава: 1 — по обычной технологии; 2 — при модифицировании 0,05 % (мае.) РЗМ; 3 — при микролегировании 0,85 % (мае.) гранулами 0 1 мм стали 45ХФ1

Избирательный перенос, кроме приведенных примеров, использует­ся в червячных передачах, в узлах трения автомобилей, бурового, нефте­промыслового и химического оборудования, в литейных и текстильных машинах, машинах и аппаратах бытовой техники и др. Опыт при­менения избирательного переноса в промышленности показывает, что успешный переход на использование принципиально новых смазоч­ных материалов для узлов трения, новых материалов и конструкций уз­лов трения достигается в тех случаях, когда проводились систематиче­ские исследования применительно к конкретным узлам трения машин данной отрасли. Попытка расширить внедрение новых методов повыше­ния износостойкости узлов путем простой передачи промышленным предприятиям технических материалов или смазочных материалов не приводила к положительным результатам. Знания вопросов теории тре­ния и изнашивания в машинах оказываются недостаточными, поэтому требуется изучение специальных разделов физикохимии, трибохимии и др.

Весьма распространенное явление для тяжелонагруженных зубча­тых передач и других пар трения — контактное усталостное выкрашива­ние (питтинг), которое особенно характерно для тяжелонагруженных шестерен и звездочек, работающих в условиях интенсивного трения и высоких удельных давлений. Изучение разрушения зубчатых передач из высокопрочных сталей с помощью электронной микроскопии показало, что в этом случае имеют место два процесса, рассмотренные ранее.

Эффективными методами, повышающими сопротивляемость против питтинга, являются нитроцементизация деталей и другие методы ХТО. Благодаря совершенствованию методов непрерывных измерений величи­ны износа в настоящее время стало возможным широко проводить иссле­дования процессов и механизма изнашивания не только в лабораториях, но и в процессе эксплуатации. Успехи в разработке физической стороны процесса трения и большой экспериментальный материал по физико­химическим исследованиям природы поверхностных слоев пар трения из различных материалов позволили глубоко изучать механизм изнашива­ния и ввести понятия, относящиеся к изнашиванию деталей и рабочих органов машины.