Разрушения молибдена

По наличию смазки существует трение без смазочного материала (сухое трение) и трение со смазочным материалом. По виду смазочного материала различают газовую, жидкостную и твердую смазки, которые обеспечивают полное разделение поверхностей, находящихся в относительном движении. При этом трение металлических поверхностей заменяется трением слоев смазки, снижаются силы трения 1 и создаются условия для резкого уменьшения износа. При небольшом слое смазки (0,1-^-0,2 мкм) трение и износ определяются свойствами трущихся поверхностей смазочного материала, отличными от объемных. Такая смазка называется г р а-п и ч и о н. Граничное трение по сравнению с сухим уменьшает скорость изнашивания, при этом на процессы разрушения микрообъемов поверхностного слоя влияют как свойства сопряженных металлов, так и свойства смазки. Свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию, оцениваемое величиной, обратной интенсивности изнашивания, принято называть износостойкостью.

Следует отметить, что адгезионное схватывание относится к недопустимым видам и является следствием нарушения нормальной -эксплуатации машин или ошибок при подборе материалов. Стараются также избежать, процессов изнашивания, при которых возникает микрорезание, так как при этом значительно возрастает интенсивность процесса разрушения поверхностных слоев. Поэтому основные причины разрушения микрообъемов связаны с усталостными процессами. ;.

Основная концепция усталостной теории износа твердых тел заключается в необходимости для разрушения микрообъемов; многократных фрикционных воздействий, число которых зависит от напряженного состояния материала в зоне пятна контакта [93]. ;

Быстро протекающие процессы разрушения микрообъемов, когда при первых же актах взаимодействия происходит отделение продуктов изнашивания, Эти явления приводят к большой интенсивности процесса и износ, как результат этих процессов, относится, как правило, к недопустимым, видам повреждения. Исключение может составлять такой случай абразивного износа, когда за счет малой концентрации абразивных частиц на поверхности трения суммарная интенсивность изнашивания поверхности трения невелика.

Медленные процессы- разрушения микрообъемов происходят, когда для отделения частицы износа требуется достаточно большое число циклов (усталостное и окислительное изнашивания) или при стабилизации процесса взаимодействия, когда вообще не будет последующего отделения частичек износа (избирательный перенос).

неравномерностью разрушения контакта все названные выше явления имеют статистическую природу. Сложный комплекс взаимосвязанных физико-химических явлений, происходящих на поверхностях контактирующих тел (в микро- и макромасштабах) и приводящих к изменению физико-механических свойств материалов в пятнах фактического контакта, действие температурных градиентов, стахостический характер разрушения микрообъемов — все это затрудняет получение полного математического описания основных процессов, влияющих на формирование силы трения в реальных условиях, ответственных за механизм и интенсивность процесса изнашивания материалов. В связи с отсутствием исходных уравнений, содержащих в своей структуре связи всех основных влияющих факторов, для процесса моделирования целесообразно использовать анализ размерностей физических величин, характеризующих трение и износ тел. Анализ размерностей исходных величин, определяющих процесс, оказывается полезным, когда физическая сложность механизма явлений и недостаточная изученность основных закономерностей не позволяют получить достаточно полную математическую трактовку процесса. Условия подобия и закономерности моделирования устанавливаются на основании я-теоремы подобия, согласно которой результаты физического эксперимента могут быть обработаны в виде зависимостей между безразмерными комбинациями величин, участвующих в исследуемом процессе. Функциональные зависимости, характеризующие процесс и представленные в виде безразмерных критериев подобия, остаются справедливыми для всех процессов, имеющих численно одинаковые с изучаемым критерии подобия.

При одинаковой твердости стали интенсивность изнашивания уменьшается по мере увеличения содержания остаточного аустенита [80], По существу, это стали с метастабильным аустени-том. В процессе разрушения микрообъемов металла происходит превращение аустенита в мартенсит; при этом достигается определенное упрочнение поверхностного слоя, создаются сжимающие внутренние напряжения, выделяются мелкодисперсные карбиды по плоскостям скольжения.

При одинаковой твердости стали интенсивность изнашивания уменьшается по мере увеличения содержания остаточного аустенита [80]. По существу, это стали с метастабилышм аустени-том. В процессе разрушения микрообъемов металла происходит превращение аустенита в мартенсит; при этом достигается определенное упрочнение поверхностного слоя, создаются сжимающие внутренние напряжения, выделяются мелкодисперсные карбиды по плоскостям скольжения.

розией. Реальные поверхности имеют сложный рельеф, характеризующийся шероховатостью и ВОЛНИСТОСТЬЕО. Согласно современным представлениям, при трении существует дискретное касание шероховатых тел и, как следствие этого, возникновение отдельных фрикционных связей, определяющих процесс изнашивания. При различных видах фрикционных связей износ может возникнуть вследствие фрикционной усталости, микрорезания при начальном взаимодействии, разрушения (в том числе усталостного) окисных пленок и глубинного вырывания металла и т. д. В реальных условиях эксплуатации машин основные причины разрушения микрообъемов связаны с образованием усталостных трещин и отделением микроскопических чешуек металла или его окислов.

По наличию смазки существует трение без смазочного материала (сухое трение) и трение со смазочным материалом. По виду смазочного материала различают газовую, жидкостную и твердую смазки, которые обеспечивают полное разделение поверхностей, находящихся в относительном движении. При этом трение металлических поверхностей заменяется трением слоев смазки, снижаются силы трения1 и создаются условия для резкого уменьшения износа. При небольшом слое смазки (0,1-5-0,2 мкм) трение и износ определяются свойствами трущихся поверхностей смазочного материала, отличными от объемных. Такая смазка называется граничной. Граничное трение по сравнению с сухим уменьшает скорость изнашивания, при этом на процессы разрушения микрообъемов поверхностного слоя влияют как свойства сопряженных металлов, так и свойства смазки. Свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию, оцениваемое величиной, обратной интенсивности изнашивания, принято называть износостойкостью.

Характерной особенностью разрушения микрообъемов является образование на металлической поверхности специфической картины, геометрия которой, как правило, очень сложна.

Процесс гидроэрозии, вызываемый микроударным воздействием жидкости при испытании металлов на струеударной установке, характеризуется двумя периодами (рис. 57). Первый период является инкубационным. В течение этого периода в микрообъемах металла происходит накапливание деформаций, и потери массы образца практически отсутствуют. Продолжительность этого периода зависит от сопротивления металла пластической деформации в каждом микрообъеме поверхностного слоя. Второй период эрозионного процесса характеризуется тотальным разрушением металла, сопровождающимся потерями массы образца вследствие полного или частичного разрушения микрообъемов поверхностного слоя. Переход от первого ко второму периоду эрозионного процесса характеризуется образованием микротрещин и очагов разрушения.

Повышение внешнего давления уменьшает относительное удлинение, особенно резко при 1500°С (рис. 61). Окружающая среда оказывает влияние даже при 20 °С: деформация до разрушения молибдена чистотой 99,93 % в вакууме 0,7—2-Ю-8 Па на 32 % выше, чем в сухом азоте или воздухе [1].

Из результатов исследования влияния структуры на механизмы разрушения молибдена [396] следует, что наблюдаемый излом (рис. 5.3, в) соответствует ситуации, когда каждый элемент структуры ведет себя как микрообразец с образованием до разрыва микрошейки. Схематически процесс формирования ямочного излома при образовании пор-расслоев по границам элементов структуры показан на рис. 5.10. Размер в поперечнике отдельных фрагментов поверхности разрушения соответствует размеру зерен и ячеек, возникающих при деформации как в процессе предшествующей обработки, так и во время испытания образцов. В работе [41] показано, что наиболее крупные поры-трубки образуются по тройным стыкам зерен.

Рис. 5.17. Карта механизмов разрушения молибдена [435]:

С целью изучения закономерностей пластичного разрушения молибдена в широком интервале температур и объяснения характерных типов изломов используем диаграмму истинная деформация — температура (ИДТ), которая сочетает диаграмму структурных состояний и температурную зависимость ряда критических деформаций, отражающих динамику возникновения и развития несплошностей в образце при растяжении.

41. Диаграмма истинная деформация—температура и структурные аспекты разрушения молибдена / А. Д. Васильев, И. Д. Горная, В. Ф. Моисеев и др. // Металлофизика.— 1982.— 4, № 2.—С. 91—100.

358. Влияние пластической деформации на структуру и характер разрушения молибдена / А. Д. Васильев, И. С. Малашенко, В. И. Трефилов и др. // физика металлов и металловедение.— 1977.— 43, № 3.— С. 640—644.

396. Влияние пластической деформации на структуру и характер разрушения молибдена / А. Д. Васильев, И. С. Малашенко, В. И. Трефилов и др. // физика, металлов и металловедение.— 1977.— 43, № 3.— С. 640—644.

419. Влияние температуры и скорости деформации на структуру поверхности разрушения молибдена / А. Д. Васильев, А. Люфт, А. В. Перепелкин и др. //' Wissenschaftliche Berichte, ZFW, II Sowiet-Deutsch Symposium «Festkorperphysik und Werkstofforschung».— ZFW.— 1979.— P. 3—10.

Характер разрушения молибдена в общем отличается от характера разрушения стали. У стали вязкое разрушение ямочное, транскристал-литное, а хрупкое происходит путем скола и тоже транскристаллитное. Возможно, что железо высокой чистоты разрушается так же, как и молиб-

На рис. 133 приведена панорамная микрофотография зоны низкотемпературного разрушения слоистой композиции Х18Н10Т + кремнистое железо + Х18Н10Т, иллюстрирующая «поддерживающий» эффект, создаваемый слоем стали Х18Н10Т, нечувствительным к охрупчиванию при низких температурах. Этот эффект смещения критической температуры хрупкости всей слоистой композиции в сторону более низких температур может быть связан также с возникновением сложнонапряженного состояния, как, например, показано в работе [103] при исследовании закономерностей перехода вязко-хрупкого разрушения молибдена в медно-молибде-новой слоистой композиции, деформированной в интервале температур 77—300 К.