Скольжения вследствие

Выкрашивание начинается вблизи полюсной линии на ножках зубьев, где в связи с малыми скоростями скольжения возникают большие силы трения. Затем оно распространяется на всю поверхность ножек. Поверхности головок выкрашиваются очень редко1.

В 1940 г. Дике [24] высказал предположение, что между металлом и анодными включениями (такими, как интерметаллид-ная фаза СиА12 в сплаве 4 % Си—А1), выпадающими по границам зерен и вдоль плоскостей скольжения, возникают гальванические элементы. Когда сплав, подвергнутый растягивающему напряжению, погружен в коррозионную среду, локальное электрохимическое растворение металла приводит к образованию трещин; к тому же растягивающее напряжение разрывает хрупкие оксидные пленки на краях трещины, облегчая таким образом доступ коррозионной среды к новым анодным поверхностям. В подтверждение этого механизма КРН был измерен потенциал на границе

адсорбция воздуха на чистой обнажившейся поверхности металла препятствует сращению поверхностей при обратном ходе нагрузочного цикла. В результате длительного скольжения возникают скопления полос скольжения, образующие на поверхности металла выступы и впадины и способствующие появлению трещин (рис. 7.18). Ниже предела усталости (но не выше) нагартовка, сопровождающая каждый цикл пластической деформации, затрудняет дальнейшее скольжение, что в свою очередь затрудняет развитие усталости. Было обнаружено, однако, что стальная (0,19 % С) проволока заметно нагревается после циклической нагрузки выше, а не ниже предела усталости [80].

Разогрев до температуры выше 200° С поверхностей трения отожженных углеродистых сталей при контактном давлении 1,3 МПа и скорости скольжения 0,25—5,00 м/с приводит к схватыванию и резкому увеличению износа обеих сталей. В этом случае на поверхности или непосредственно под ней в направлении скольжения возникают растягивающие напряжения (200 МПа). При малой скорости скольжения и, следовательно, низкой температуре разогрева на поверхности возникают сжимающие напряжения (-100—150 МПа).

Скольжение дислокаций перед препятствием тормозит сдвиг в исходной плоскости скольжения, и под влиянием поперечного скольжения возникают винтовые дислокации, которые могут переходить на соседнюю параллельную плоскость скольжения, образуя источник дислокаций. Последний под влиянием приложенного напряжения генерирует дислокации и обеспечивает пластический сдвиг.

Исследования изменения структуры при действии циклических нагрузок показывают, что в процессе образования грубых полос скольжения возникают субмикроскопические трещины и поры, которые с увеличением циклической наработки развиваются в микротрещины, в результате чего объемы металла, подвергнутые сдвигообрйзованию, сильно разрыхлены.

Нагромождения дислокаций в отдельных плоскостях скольжения возникают из-за препятствий на пути движения дислокаций (границы двойников и зерен с большими углами разориен-тации, прочные чужеродные включения и др.).

Недостатками подшипников из углепластиков является хрупкость, что может привести к их растрескиванию и скалыванию. Вследствие отклонения от соосности вала нагрузка по ширине подшипника распределена неравномерно. Поэтому максимальные напряжения в цилиндрических подшипниках скольжения возникают у краев втулки. Повысить нагрузочную способность подшипников из углепластиков и увеличить их прочность можно скругле-

Технические процессы обработки металлов давлением осуществляются как в холодном, так и в горячем состоянии. Основными механизмами пластической деформации в горячем и холодном состоянии являются: внут-ризеренное скольжение, двойникование, взаимное перемещение и поворот зерен. При пластической деформации происходит измельчение зерен металла, ориентация зерен вдоль преимущественного направления деформации, искажаются и заклиниваются плоскости скольжения, возникают напряжения между отдельными зернами, частями металла и др.

Недостатками подшипников из углепластиков является хрупкость, что может привести к их растрескиванию и скалыванию. Вследствие отклонения от соосности вала нагрузка по ширине подшипника распределена неравномерно. Поэтому максимальные напряжения в цилиндрических подшипниках скольжения возникают у краев втулки.

Тот факт, что границы зерен служат источниками высокотемпературного усталостного разрушения, является одной из характерных особенностей вы- х сокотемпературного разрушения вообще, сходной с закономерностями высокотемпературной ползучести. Однако высокотемпературное усталостное разрушение не всегда является интеркристаллит-ным, доминирует циклическая деформация, обусловленная движением дислокаций. При образовании узких полос скольжения возникают трещины от таких же выступов и впадин, как и при усталости при комнатной температуре. На рис. 6.14 показаны выступы, наблюдаемые на поверхности образца из сплава Uditnet 500 (см. табл. 1.4) при малоцикловой усталости при 815 °С; такой выступ служит источником образования трещины.

В процессе скольжения возникают новые дислокации, и их плотность повышается от 108 до 1012 см~2 (более высокую плотность получить нельзя из-за появления трещин и разрушения металла). Существует несколько механизмов образования новых дислокаций. Важным из них является источник Франка — Рида (рис. 5.5). Под действием касательного напряжения закрепленная дислокация выгибается, пока не примет форму полуокружности. С этого момента изогнутая дислокация распространяется самопроизвольно в виде двух спиралей. При встрече спиралей возникают расширяющаяся дислокационная петля и отрезок дислокации. Отрезок распрямляется, занимает исходное положение, и генератор дислокаций готов к повторению цикла. Один источник Франка — Рида способен образовать сотни новых дислокаций.

где/— коэффициент трения скольжения (вследствие неизбежных при работе подшипника вибраций коэффициент трения имеет незначительную величину / = 0,01-г6,02); N — реактивная сила на поверхностях контакта, при равномерном распределении нагрузки по шарикам

Ремень должен быть гибким для возможности работы на шкивах малых диаметров и вместе с тем иметь достаточную поперечную жесткость во избежание глубокого заклинивания в канавках шкивов и радиального скольжения вследствие поперечного сжатия.

Считают, что коррозия ускоряет пластическую деформацию напряженного металла путем образования поверхностных решеточных вакансий, в частности сдвоенных вакансий (дивакан-сий). Последние при комнатной температуре диффундируют внутрь металлической решетки сквозь зерна и границы зерен металла на порядок быстрее, чем моновакансии *. Появление дивакансий облегчает пластическую деформацию вдоль плоскостей скольжения вследствие процесса переползания дислокаций. Чем выше скорость коррозии, тем больше доступность дивакансий и, следовательно, тем более выражено образование выступов и впадин, включающихся в процесс развития усталости. Существование минимальной скорости коррозии, необходимой для развития коррозионной усталости, позволяет предположить, что с уменьшением скорости коррозии снижается и скорость образования дивакансий. Концентрация дивакансий падает, и прекращается их влияние на движение плоскостей скольжения; возможно такое падение концентрации, при котором дислокации аннигилируют или заполняются атомами металла.

мы, расположенные в данной плоскости скольжения (этот процесс называется жестким или синхронным сдвигом). Однако у реальных металлов из-за наличия несовершенств кристаллического строения и, в первую очередь, дислокаций в сопротивлении сдвигу одновременно участвует лишь небольшая часть атомов, расположенных в данной плоскости скольжения. Вследствие этого величина сопротивления сдвигу у реальных металлов оказывается на два-три порядка ниже теоретической.

Мотт [34] интерпретировал элементарный процесс полигонизации как переползание краевых дислокаций из плоскостей скольжения вследствие термической активации, приводящей к перестройке горизонтальных скоплений дислокаций в вертикальные. Движущей силой при этом является упругое взаимодействие дислокаций, которое для вертикальных рядов меньше, чем для горизонтальных.

Форма полос скольжения зависит от температуры деформации. При низких температурах полосы скольжения имеют прямолинейную форму. Повышение температуры деформации приводит к появлению волнистых полос, что обусловлено развитием поперечного скольжения вследствие выравнивания критических напряжений сдвига в разных системах.

Рис. 4.17. Схема распространения скольжения вследствие движения дислокации, возникшей из источника Франка — Рида.

2.6. Упрочнение. Взаимодействие дислокаций между собой и с другими дефектами. Если скольжение одной части кристалла по другой поддерживается вновь возникающими дислокациями и ничем не затормаживается, то без дальнейшего увеличения нагрузки, вызвавшей начало скольжения, после значительных пластических деформаций (сдвиги пачек относительно друг друга, приводящие к значительному общему остаточному удлинению монокристаллического образца) произошло бы разрушение. Однако полного соскальзывания одной части монокристалла по другой может и не произойти •— возникает упрочнение вследствие наличия дефектов, тормозящих или предотвращающих перемещение дислокации. Другой причиной, заторма-

живающей скольжение по тем плоскостям, по которым оно происходило в начале пластической деформации, является изменение ориентации плоскостей и направлений скольжения вследствие их поворота (угол, составляемый ими с осью монокристаллического образца при растяжении его уменьшается). Следует, конечно,, иметь в виду, что вследствие дефектов, с одной стороны, и поворота пачек, с другой, создаются условия для возрастания касательных составляющих напряжений по всем плоскостям, где они имеются, в результате чего скольжение может возникнуть по другим, новым кристаллографическим плоскостям и направлениям.

Полученные результаты приводят к очень важным выводам о строении и свойствах подобных мультимоле-кулярных слоев и о механизме их смазочного действия; одновременно они служат еще более убедительным обоснованием двучленного закона трения и теории, приведшей к его выводу. Параллельное смещение прямых в начале утолщения смазочной прослойки может быть истолковано (на что впервые обратил наше внимание П. А. Ре-биндер) как результат ослабления сил молекулярного притяжения, по мере того как с утолщением смазочной прослойки плоскость скольжения удаляется от поверхности стекла. В самом деле, при наличии только смазочного монослоя на сопротивление скольжению оказывают влияние равнодействующие силы притяжения между парафином (или металлом Вуда), с одной стороны, и стеклом вместе и покрывающим его монослоем стеарата бария (или кальция), с другой. Уменьшение второго члена в двучленном законе трения с утолщением смазочной прослойки можно объяснить только тем, что плоскость скольжения удаляется от поверхности стекла, что ослабляет суммарную силу молекулярного взаимодействия между поверхностями, разделенными этой плоскостью скольжения, вследствие удаления поверхности стекла на большее расстояние h (рис. 75).

В этих условиях возможен переход от течения жидкости, характеризуемого постепенным изменением скорости в зазоре с определенным градиентом скорости, к течению, при котором образуются плоскости скольжения, вследствие чего профиль скоростей может принять ступенчатую форму (рис. 99).