Исследования поверхностного

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ОТЛОЖЕНИЙ И НАКИПИ, ЗАЩИТНЫХ ПЛЕНОК И ПРОДУКТОВ КОРРОЗИИ

Глава шестая. Методы исследования поверхностных слоев отложений и накипи,

Явление изменения поверхностной проводимости полупроводника под действием поперечного электрического поля называют эффектом поля. Оно широко используется для исследования поверхностных состояний, позволяя определять величину заряда, захваченного этими состояниями, их плотность, глубину залегания и т. д.

В настоящей работе приводятся результаты исследования поверхностных явлений при диспергировании нефтяных коксов различной степени карбонизации в разных средах.

Изложены результаты исследования поверхностных явлений при диспергировании нефтяного кокса в различных средах. Показано, что при диспергировании нефтяного кокса происходят сложные физико-химические процессы на свежеобразованной поверхности, приводящие к механо-химическому ее окислению и агрегации частиц. На протекание физико-химических процессов существенное влияние оказывает структура кокса и окружающая среда при диспергировании. Табл. 1, рис. 1, библиогр. 10.

Первые, наиболее обширные исследования поверхностных слоев металлов и сплавов при трении в условиях, когда основной причиной разрушения материала является пластическая деформация, проводились под руководством Ю. С. Термипасова [74, 75]. В большинстве случаев характер структурных изменений, определяемых по изменению ширины дифракционных линий и микротвердости, от пути трения имеет вид кривой с «насыщением». В качестве примера на рис. 6 [74] приведена такая кривая для отож-женого технического железа, подвергнутого испытанию на износ. Зависимость микротвердости и весового износа имеет такой же вид. Аналогичный характер изменения ширины дифракционных линий наблюдается при изнашивании целого ряда цветных металлов и покрытий в условиях сухого трения и трения со смазкой: после определенного числа циклов, тем большего, чем меньше нагрузка, ширина линий, а также микротвердость стабилизируются, причем их максимальные значения тем больше, чем больше нагрузка. Лишь в одном случае, при изнашивании стали У8, про-

Исследованию частиц износа, извлеченных из фрикционных сочленений, в последнее время уделяется все большее внимание. Это обусловлено как возрастающим интересом к механизму изнашивания и созданию новых эффективных методов контроля за работой пар трения, так и улучшением техники анализа продуктов износа. Роль частиц износа в понимании механизма разрушения поверхностных слоев при трении важна и многообразна. Их изуче-аие — единственный способ оценить толщину слоя, ответственного за разрушение, что позволяет проводить более обоснованный выбор методов исследования при анализе структурных изменений, предшествующих разрушению на фрикционном контакте. Частицы износа отражают как адгезионные свойства материала, так и его способность деформироваться при трении. Состав частиц позволяет судить о температуре на фрикционном контакте и о преимущественном износе той или иной фазы в многофазных материалах. Форма и размер частиц — индикатор нормальной работы пары трения. Доказательством важности исследования продуктов износа для понимания механизма изнашивания может служить теория износа «отслаиванием», где анализ формы и размера частиц позволил сформулировать механизм их образования и экспериментально подтвердить его путем целенаправленного исследования поверхностных слоев контактирующих материалов [126].

Исследования поверхностных слоев эрозионных следов, проведенных на микрошлифах, приготовленных из электродов после пробоя твердых тел, показали, что под воздействием тепловых потоков энергии на поверхности электродов из сталей, способных к закаливанию, в месте соприкосновения с каналом разряда и в близлежащих областях появляется лишь тонкий блестящий слой металла (не более 1-5 мкм), утолщающийся к периферийной зоне. Состояние металла в зоне закалки имеет ясно выраженную структуру мартенсита (блестящий слой металла в растворе 3% НМОз в этиловом спирте травлению не подвергается). Под слоем мартенсита иногда встречается тонкий слой сорбидной структуры (зона повышенной травимости раствором 3% НМОз в этиловом спирте), переходящей в исходную структуру незакаленного металла. Толщина слоя, нагреваемого за время импульса от тепловых потоков энергии с поверхности электродов выше температуры фазового перехода (для стали Т=760°С), может быть приближенно определена по формуле /116/:

Наиболее тонкие исследования поверхностных слоев возможны при помощи приборов для испытания микротвёрдости; в этом случае применяются, как правило, алмазная пирамида и нагрузки, меньшие 0,5 кг. При помощи этих приборов определяется также твёрдость отдельных структурных элементов сплавов (прибор системы Хрущева и Берко-вича для нагрузок от 2 до 200 г).

Некоторые особенности исследования поверхностных слоев. При различных видах термической, химико-термической и механической обработок в поверхностном, слое металлов происходят изменения фазового состава и тонкой кристаллической структуры (искажения решетки, размеров блоков и др.).

Поскольку для изучения процессов налипания частиц, имеющих жидкую фазу, использовалась канифоль, были проведены предварительные исследования поверхностных свойств канифоли, обусловливающих липкость частиц, а также вязкости и плотности.

Наличие хлоридов в коррозионной смеси способствует развитию межкристаллитной коррозии сталей. Металлографические исследования поверхностного слоя образцов из аустенитной стали, а также покрытых простыми сульфатами в воздушной атмосфере не имели следов межкристаллитной коррозии. В образцах из это-то же материала под воздействием хлоридов щелочных металлов наблюдалось проникновение продуктов коррозии в межкристал-литное пространство [76]. начительно слабее такие же закономерности наблюдались и при коррозии низколегированных сталей.

получения необходимых свойств композита. С получением усов сапфира Саттон и его сотрудники [45, 48] начали интенсивные исследования с целью разработки упрочненных усами металлических композитов. Поскольку никель технологически весьма перспективен, значительные усилия были затрачены на упрочнение сапфиром Ni-сплавов. Были подтверждены многие прежние данные о влиянии поверхностно-активных металлов на смачивание сапфира бинарными сплавами [47]. В табл. 1 приведены некоторые результаты исследования поверхностного натяжения и связи в системах Ni— А^Оз. Одно из наиболее важных наблюдений в ранних работах Саттона и его сотрудников касалось влияния Ti и Zr на разрушение композита. Легирование этими высокоактивными элементами приводит к нежелательному разрушению сапфира при очень низкой величине эффективной прочности на сдвиг, причем это разрушение происходит по поверхности раздела. На рис. 12 представлена схема образования связи в этих системах, с помощью которой авторы объяснили наблюдаемый эффект. Конкурирующие процессы, а именно, ослабление сапфира и усиление связи на поверхности раздела, приводят к появлению максимума на кривой прочности связи, которая не совпадает с работой адгезии WUJl,

61. Петровский В. Н. Методика и некоторые результаты экспериментального исследования поверхностного эффекта в ферромагнитных телах при звуковых частотах. Расчет и моделирование элек тротехнических устройств с учетом поверхностного эффекта.— «Труды Л ПИ», 1966, № 273.

Процесс трения характеризуется большим разнообразием видов фрикционных сочленений, материалов, условий их работы и изменений, происходящих на контакте. Соответственно и диапазон изменения интенсивности износа очень широк: 10~2—10~12. Все это обусловливает сложность систематического исследования поверхностного разрушения и появление огромного количества ра-

Электрохимическая обработка (ЭХО). Рентгеновские и металлографические исследования поверхностного слоя жаропрочных сплавов и сталей после ЭХО, а также измерения микротвердости на поверхности косых срезов показывают, что в поверхностном слое после ЭХО не обнаруживается упрочнения и изменения его микроструктуры (см. табл. 3.6).

Металлографические и рентгеновские исследования поверхностного слоя после электрополирования жаропрочных сплавов подтверждают сказанное (см. табл. 3.6).

Исследования поверхностного слоя жаропрочных сталей и сплавов после ЭХО с различными плотностями тока показывают, что металл его не деформирован, технологические остаточные макронапряжения в нем отсутствуют, каких-либо структурных изменений не выявлено. Шероховатость поверхности после ЭХО с увеличением плотности тока умень-

Рис. 3-21. Измерительный блок установки для исследования поверхностного натяжения.

Рис. 3-22. Принципиальная схема установки МЭИ для исследования поверхностного натяжения.

Наименование шкалы Единица измерения Характер исследования поверхностного слоя в пределах различных шкал

Для исследования поверхностного слоя можно применять методы послойного анализа и неразрушающие методы.