ПРЕДИСЛОВИЕ

Успешное решение одной из основных задач машиностроения — повышения надежности, точности и долговечности машин и приборов — тесно связано с проблемой износостойкости промышленных материалов, базирующейся на комплексном использовании достижений механики, физики, химии. При этом, если в механике трения имеются определенные успехи, то в области металлофизических представлений и металловедения наблюдается серьезное отставание, которое приводит к понижению теоретического уровня исследований процессов трения и, как следствие, к неизбежному разрыву с задачами практики.

За последние 10—15 лет усилилось внимание к проблемам физики резко неоднородных по составу и структуре границ раздела в металлических системах. Научно-технический прогресс в таких важных областях, как коррозионные явления, вакуумная техника, процессы при трении и смазке и многих других, требует детальных сведений о микроскопической природе поверхности твердого тела и поверхностных явлений. Исследования структуры и свойств поверхностей твердых тел показывают, насколько сложны и разнообразны поверхностные явления. При трении эти поверхности взаимодействуют между собой непосредственно или через смазочную среду; поэтому нетрудно представить, насколько многообразны физико-химические процессы в контактной зоне, протекающие на фоне механического взаимодействия поверхностей. Например, решение такой проблемы при трении, как деформируемость материала в тонком поверхностном слое, связанная с дислокационным, диффузионным и самодиффузионным механизмами пластичности в широком интервале температур, скоростей и деформаций, связано с большими экспериментальными и теоретическими трудностями.

Многосторонняя проблема трения и изнашивания становится предметом интенсивного изучения не только техники, но и различных разделов физики, химии и механики. Достижения в области отдельных естественных наук вызывают стремление перенести их на пограничные области, к которым относятся процессы контактных взаимодействий. Однако прямые попытки переноса решения классических задач на задачи трибологии в ряде случаев сомнительны. Решение проблемы износостойкости связано с изучением и поиском закономерностей процессов в зоне контактного взаимодействия твердых тел, необходимых для разработки новых методов снижения трения и изнашивания. Одним из направлений получения дополнительных резервов повышения износостойкости пар трения является возможность управления взаимодействием дефектов кристаллической решетки металла. В этой связи исследования структурных изменений при трении представляют глубокий теоретический интерес и имеют важнейшее практическое значение. За последние годы проведено относительно большое количество исследований структуры металла при трении, которые в литературе в основном представлены в виде отдельных разрозненных публикаций. Обобщающий материал по исследованию процессов трения и изнашивания в металловедческом аспекте содержится лишь в немногих монографиях советских авторов (В. Д. Кузнецов, Б. Д. Грозин, Б. И. Костецкий, И. М. Любарский) и зарубежных (Ф. П. Боуден, Д. Тейбор, Т. Ф. Куинн).

В настоящей книге изложены современные достижения в исследовании структуры поверхностей трения, ее влияния на износостойкость и, в частности, на явление избирательного переноса, обусловливающего эффект практической безызносности пар трения. Рассмотрены структурные критерии оценки состояния поверхностей трения, указаны пути управления составом материала и смазочной среды для повышения износостойкости реальных узлов трения.

При исследованиях процессов в зоне контактного взаимодействия твердых тел обычно встречаются с трудностями, связанными, с одной стороны, с противоречивыми данными исследований состояния поверхностей трения. К ним относятся результаты, показывающие неоднозначность влияния поверхностно-активной среды, типа кристаллической структуры, распределения плотности дислокаций и т. п. С другой стороны, эти сложности определяются отсутствием литературы, посвященной детальному сопоставлению различных методов исследования, их возможностей, преимуществ и недостатков при анализе поверхностей трения. Совершенно естественно, что в одной книге авторы не могли обсудить и решить все основополагающие вопросы трения и изнашивания, однако попытались привести и проанализировать наиболее важные и перспективные, по мнению авторов, направления анализа структуры и методы изучения поверхностных слоев металла, деформированного трением, и показать в этой связи некоторые специфические особенности. Так, представления о закономерностях структурных изменений при пластическом деформировании рассмотрены с новых позиций развития в объеме и поверхностных слоях материала деструкционного деформирования — накопления микроскопических повреждений в процессе деформирования. Большое внимание уделено диффузионным процессам при трении, как одному из факторов, доступному для управления поведением пар трения. До сих пор фактически нет данных о характере перераспределения легирующих элементов контактирующих материалов, которые кардинально изменяют свойства поверхностных слоев и, следовательно, механизм контактного взаимодействия. Более того, вообще нет сведений о структурных изменениях в поверхностных слоях толщиной 10-8—10-6 м, определяющих в ряде случаев поведение твердых тел в процессе деформирования. В связи с этим описан специально разработанный метод анализа слоев металла указанной толщины, а также показана его перспективность при изучении поверхностей трения и, главное, при разработке комплексных критериев процесса трения для создания оптимальных условий на контакте, реализации явления избирательного переноса.

Оригинальные результаты исследования и методические разработки, изложенные в данной книге выполнены авторами в лаборатории теории трения, руководимой д-ром техн. наук, проф. И. В. Крачельским Института машиноведения им. А. А. Благонравова АН СССР.

Назад, на страницу описания