Разрушению поверхностей

Такому разрушению подвержены (но несколько слабее) и ферритные нержавеющие стали. Двухфазные стали (аустенито-ферритные) обладают наименьшей склонностью к коррозионному растрескиванию.

При действии переменных нагрузок (например, в поршневых двигателях) поверхность вкладыша может выкрашиваться вследствие усталости. Усталостное выкрашивание свойственно подшипникам с малым износом и наблюдается сравнительно редко. В случае действия больших кратковременных перегрузок ударного характера вкладыши подшипников могут хрупко разрушаться. Хрупкому разрушению подвержены малопрочные антифрикционные материалы, такие, как баббиты и некоторые пластмассы.

Коррозионному разрушению подвержены чаще всего нагартован-ные тонкостенные штампованные изделия при совместном воздействии внутренних напряжений и внешней коррозионной среды. Коррозионное растрескивание может быть предотвращено отжигом латуни после нагартовки при 300° С в течение 1 ч.

Усталостному разрушению подвержены все подшипники, у которых при работе по крайней мере одно из колец вращается под нагрузкой непрерывно и в течение длительного времени. Поэтому долговечность для подавляющего большинства подшипников является основным критерием работоспособности. На основании большого количества опытов установлена связь между динамической грузоподъемностью С, приведенной или эквивалентной нагрузкой Р и долговечностью подшипников L:

Быстрому разрушению подвержены трубы паровых котлов и лопасти газовых турбин, работающие при высоких температурах в контакте с продуктами сгорания нефти, содержащей большое количество ванадия [37]. Такая нефть встречается только в некоторых месторождениях, в частности в Южной Америке. Ванадий присутствует в нефти в составе растворимого органического комплекса и удалить его достаточно трудно. Зола, образующаяся при сгорании такой нефти, может содержать до 65 % и более V2O5. Вызванные этой золой разрушения сходны с коррозией, наблюдаемой при добавлении ванадия в жаростойкие материалы.

Максимальному разрушению металлические конструкции подвержены в прибрежной зоне, где интенсивно действует прибой и вода переносит много песка, гальки и воздушных пузырьков4 на высоте 0,2—1,0 м над уровнем моря. Скорость коррозии здесь достигает 0,4—0,8 мм в год. Особенно интенсивно корродируют участки, расположенные с теневой стороны, где менее благоприятны условия для испарения влаги. Сильному коррозионному разрушению подвержены сварные швы и околошовные зоны, имеющие меньшую коррозионную стойкость из-за неоднородности состава и структуры шва, наличия в нем шлаков и газовых включений, а также остаточных сварочных напряжений, величина которых может достигать предела текучести. Коррозионное разрушение этих зон

Кавитационное разрушение — это повреждение металла, связанное с гидравлическим ударом жидкости в местах «схлопывания» пузырьков газа на границе жидкости с твердым телом. При попадании потока жидкости в область пониженного давления (ниже давления насыщенного пара этой жидкости при данной температуре) пузырьки газа в жидкости расширяются, а при переходе жидкости в зону повышенного давления они сжимаются с большой скоростью, «схлопываются», что сопровождается гидравлическим ударом. Области пониженного давления образуются при расширении потока, вращении жидкости, наличии препятствий на пути потока или вследствие вибрации. Многократное «схлопывание» пузырьков газа на поверхности металла вызывает повреждение защитных пленок, деформацию и разрушение поверхности металла. Кавитацион-ному разрушению подвержены всасывающие патрубки и рабочие колеса насосов, трубы в местах сужений и резких поворотов направления потока, гидротехнические сооружения и др.

разрушению подвержены закаленная высокоуглеродистая сталь, чугун, алмаз, кремний и многие другие вещества, отличающиеся высокой твердостью. При возрастании касательных напряжений вслед за упругой деформацией кристаллической решетки (рис. 53, в) происходит сдвиг (скольжение) вдоль плоскости скольжения одной части кристалла (штриховая линия) относительно другой (рис. 53, г). Разрушение (рис. 53, д) в этом случае происходит в результате развития пластической деформации, которая в отличие от упругой деформации

вкладышей* и заеданием. В случае действия кратковременных перегрузок ударного характера вкладыши подшипников могут хрупко разрушаться. Хрупкому разрушению подвержены малопрочные антифрикционные материалы, такие, как баббиты и некоторые пластмассы. Усталостное выкрашивание поверхности вкладыша при действии переменных нагрузок (двигатели внутреннего сгорания и т. п.) наблюдается сравнительно редко.

Усы, которые остаются неразрушенными после отжига при 1573 К и более высоких температурах, почти всегда прозрачны (рис. 10). Это дает основание предположить, что разрушению подвержены непрозрачные образцы. Следует отметить, что непрозрачные усы на рис. 10 имеют неправильную глобулярную форму.

Проблема длительной прочности элементов машин, приборов и аппаратов является традиционной, но за последние годы она расширилась и приобрела особое значение в связи с новыми задачами, которые ставят такие быстро развивающиеся отрасли техники, как энергетическое и химическое машиностроение, авиакосмическая техника и др. Долговечность конструкций приходится оценивать во многих случаях в условиях нестационарных силовых и температурных режимов нагружения, при этом могут протекать различные процессы длительного разрушения. К таким обычно относят статическую усталость, возникающую в результате выдержки конструкционных элементов во времени под действием усилий, мало- и многоцикловую усталость, связанную с циклическими сменами усилий безотносительно ко времени выдержки, а также процессы поверхностных разрушений при действии напряжений и агрессивных сред. При этом возможены еще и другие, комбинированные процессы. Длительному разрушению подвержены не только традиционые металлические, но и различные новые неметаллические материалы — полимеры, керамики, стекла и различные композиты, причем многие неметаллические материалы обнаруживают как циклическую, так и указанную статическую усталость практически в любых температурных условиях, ввиду чего проектирование изделий из этих материалов неизбежно наталкивается на необходимость их расчетов на длительную прочность.

ния коэффициента трения и «заедания» подшипника, приводящего к разрушению поверхностей скольжения. Поэтому тепловое равновесие подшипника должно достигаться при достаточно низкой температуре (для минеральных масел она обычно лежит в пределах от 50 до 70 °С). В подшипниках жидкостного трения обильная смазка служит не только для уменьшения трения, но и для охлаждения подшипника. Вязкость -смазки в сильной мере зависит от температуры, а количество смазки, протекающей через подшипник, — от давления насоса. Поэтому точный гидродинамический расчет величины п% следует делать параллельно с тепловым расчетом подшипника.

Взаимодействие пластически деформированных объемов металла с активными компонентами среды приводит к образованию пленок окислов (вторичных ослабленных структур) на поверхности [39]. Последующий контакт поверхностей, покрытых вторичными структурами с абразивными частицами, приводит к разрушению поверхностей, так как такие структуры обладают меньшей прочностью, большей хрупкостью и обычно слабо связаны с основным металлом.

Выполнив необходимые расчеты, получим для катка, звена, втулки и башмака трактора Т-100 следующие возможные максимальные нагрузки в зоне контакта: 27, 25, 7 и 2,5 тс соответственно. Полученные данные показывают, что при неблагоприятных положениях деталей относительно друг друга на них могут действовать хотя и кратковременные, но весьма значительные нагрузки. Это связано с тем, что трактор движется по неровному грунту, и в большинстве случаев наблюдается перекос деталей. Контакт деталей при этом осуществляется лишь частью их поверхностей, возникающие напряжения превышают предел текучести применяемого материала, он деформируется -и разрушается. Абразив, находящийся в зоне контакта, существенно ускоряет процесс разрушения поверхности деталей. Возможно, что предложенная схема расчета максимальных нагрузок в зоне контакта дает завышенные их значения. Но если действующие нагрузки будут даже в 2—3 раза меньше, чем расчетные, то и тогда они будут способствовать интенсивному разрушению поверхностей деталей.

контакта развиваются в более толстом поверхностном слое, что приводит к перегреву и разрушению поверхностей. Это подтверждается резким ростом потребляемой мощности и температуры нагрева подшипников и направляющих.

ватости и волнистости поверхностей составляет очень малую величину от номинальной поверхности трения. В результате на участках фактического контакта создаются громадные удельные нагрузки, что приводит к интенсивному разрушению поверхностей трения.

Образование узлов схватывания и последующее их разрушение вследствие относительного движения сопряженных деталей приводит к разрушению поверхностей трения в виде чередующихся надрывов, вырывов, налипания, смятия и размазывания металла по направлению движения при трении, а также к интенсивному их износу.

Износ деталей машин в условиях схв^швания второго рода является одним из наиболее интенсивных изнЦрв и приводит к разрушению поверхностей трения в виде j чередующихся надрывов, вырывов, налипания, смятия и размазывания м^Ыцлов по направлению движения при трении.

Создающиеся в процессе работы исследуемых деталей шасси малые скорости относительного перемещения (0,04—0,06 м/сек), большие удельные нагрузки (120—220 кг/см2), относительно мягкие стальные сопряженные поверхности, сухое трение соответствуют условиям максимального развития процесса схватывания первого рода, который приводит к интенсивному разрушению поверхностей трения.

Уменьшение сил трения при тонком слое смазки объясняется не только защитной ролью пленки смазки, равномерно распределяющей давление, но и пластифицированием тонкого поверхностного слоя — эффектом П. А. Ребиндера. В процессе трения и износа металлов происходят: упругое и пластическое деформирования микронеровностей и пластическое течение в твердых поверхностных слоях, приводящее к пластическому износу, т. е. изменению размера трущихся тел без заметного разрушения их поверхности; повторные микропластические деформации при периодических встречах микронеровностей, приводящие к усталостному разрушению поверхностей; изменение механических и физических свойств поверхностных слоев металла вследствие пластической деформации.

Сложность процессов, происходящих при контактных взаимодействиях твердых тел в условиях внешнего трения и приводящих к разрушению поверхностей трения, обусловила многочисленные методики для оценки свойств материалов узлов трения. Это привело к созданию обширного класса испытательных машин и стендов.

Период наблюдения при исследовании механических свойств поверхностей трения должен быть достаточным для того, чтобы зафиксировать, в зависимости от линейного перемещения образцов, начало механических процессов на поверхности трения, их развитие, переход к схватыванию, упрочению и разрушению поверхностей контакта.