Изучение процесса изнашивания конструкционных сталей в среде жидкой смазки с добавками нанопорошков пластичных металлов

• Автор: Беляев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 138 с. : ил.

1. ТРИБОМО ДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ

КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Трение, износ и основные направления по повышению износостойкости металлов

1.2. Образование трибомодифицированных поверхностных слоев при сухом и граничном трении металлов

1.3. Предпосылки создания металлосодержащих смазок

1.4. Классификация основных видов металлосодержащих смазочных композиций

1.5. Структуры поверхностных слоев металлов, сформировавшиеся в условиях применения смазочных композиций и их связь с износом

1.6. Постановка задачи

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Материалы и методы упрочняющей обработки

2.2. Методика механических испытаний

2.3. Методика структурных исследований
3. ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СМАЗОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ, СОДЕРЖАЩИХ НАНОПОРОШКИ ПЛАСТИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
3.1. ВВЕДЕНИЕ

3.2. Износостойкость стали 45 в среде индустриального масла с
нанопорошками меди, цинка и латуни
3.3. Трение стали 40Х под влиянием нанопорошка меди, содержащегося в
минеральном моторном масле
4. СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ
КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ТРЕНИИ В СРЕДЕ
СМАЗОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ С НАНОПОРОШКАМИ
ПЛАСТИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
4.1. ВВЕДЕНИЕ
4.2. Морфология и элементный состав поверхностей трения
4.3. Развитие пластической деформации в поверхностных слоях, модифицированных частицами нанопорошков пластичных металлов
4.4. Механизм смазочного действия металлических нанопорошков в парах трения «сталь-сталь»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ (ВЫВОДЫ)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Одним из основных факторов, определяющих долговечность деталей машин и механизмов, является износостойкость материалов, из которых изготовлены детали. В свою очередь износостойкость зависит от множества причин, среди которых важную роль играет совместимость материалов сопряжения. Решение проблемы совместимости основывается на изучении физики явлений, происходящих на поверхностях деталей при трении и, в первую очередь, эволюции структуры поверхностных слоев контактирующих материалов. При трении в поверхностном слое интенсивно образуются и перемещаются дислокации, возникают новые структуры, связанные с измельчением и ориентацией зерен в направлении действия сил. Образование текстуры, происходящее в направлении движения контртела, изменяет прочность и твердость материала.
При текстурировании в самом поверхностном слое и в подслое возникают остаточные напряжения растяжения-сжатия, различные дефекты в виде микротрещин и пор. Выделение тепла в пятнах касания ведет к росту локальных температур, что вызывает окислительные процессы и фазовые превращения.
Для управления процессами структурообразования в поверхностном слое и уменьшения работы трения применяют смазочные материалы, в том числе с присадками, обеспечивающими требуемую модификацию структуры поверхностного слоя. К настоящему времени разработано множество таких жидких и пластичных смазок, относящихся к типу металлоплакирующих. В качестве активного компонента часто используют порошки различных металлов, их оксидов и сплавов с различной дисперсностью, в том числе нанопорошки. Нанопорошки металлов как добавки к жидким и пластичным смазкам все больше становятся объектом внимания исследователей. Это связано с тем, что наноструктурные материалы могут существенно

Ат = Ш1-Ш2 (1)
где Ш1 - вес образца до испытания, гр.; тг - вес образца после испытания, гр. Коэффициент трения через момент трения вычисляли по формуле:
М = РхЯ, (2)

У*=Р/Р. (3)
Из (2) и (3)
/= М/ЯхР,
где М - момент трения, Н х м; Б - сила трения, Н; Р - нормальная нагрузка, Н; Я - радиус до дорожки трения, м.
Для максимально большей корректности при проведении триботехнических испытаний учитывались субъективные факторы, которые могли бы повлиять на достоверность полученных результатов. Чтобы устранить таковые, в соответствии с мнением автора работы [76], необходимо соблюдать перед каждым испытанием следующие условия:
- постоянство рабочего объема используемых смазок;
- обеспечение самоустановки образцов трения под нагрузкой;
- учет и компенсацию смещения «нуля» в процессе испытания на устройстве, предназначенном для измерения момента трения;
- постоянство выбранных конструкционных материалов, то есть материалов одного производства (выплавки); аналогичное требование предъявляется и к используемым смазкам;
- чистоту камеры трения и образцов трения;
- одинаковую шероховатость участвующих во фрикционном контакте поверхностей.