Физико-механические аспекты абразивного изнашивания сталей в условиях охлажденной воздушной среды

Введение. Актуальность рассмотренных в статье вопросов обусловлена стратегией освоения перспективных в экономическом отношении регионов России, для которых характерны суровые климатические условия. Это приводит прежде всего к неблагоприятному воздействию на материал деталей эксплуатируемой техники климатически низких температур. Выход из строя деталей, а нередко целых узлов бывает связан чаще всего с их износом, интенсивность которого, как правило, нарастает при воздействии отрицательных температур (к низкотемпературным принято относить процессы, протекающие при температурах ниже 273 К). Наиболее губительным в плане влияния на работоспособность этих элементов механических систем является их абразивное изнашивание. При этом практика эксплуатации техники в северных условиях показала, что интенсивность этого вида механического изнашивания деталей в узлах трения связана с неблагоприятным воздействием на физико-механические свойства, а значит, и на износостойкость сталей охлажденной воздушной среды. Поэтому изучение характера и причин поверхностного разрушения деталей, изготовленных из стальных материалов, представляет как научный, так и сугубо практический интерес. Ферритоперлит является основой для широко применяемых сталей (сплавов), и в рассматриваемом контексте стал предметом настоящего исследования, цель которого: «Выявить закономерности абразивного низкотемпературного изнашивания отожженных углеродистых сталей для их использования при разработке научно обоснованных рекомендаций, необходимых при конструировании высокоизносостойкости металлических материалов». Методы исследования. В научно-прикладном исследовании применялись как аналитические методы, так и экспериментальные износные испытания на установках оригинальных конструкций (защищены авторскими свидетельствами). В качестве расчетной модели для оценки траекторий и параметров скольжения абразивных зерен по рабочей поверхности ускорителя (ротора) использовалось понятие кинематической пары пятого класса (в качестве связи частицы с рабочей поверхностью в рассмотрение было введено понятие фрикционной связи по И.В. Крагельскому). Результаты и обсуждения. Обобщая полученные результаты, отметим следующее. Во-первых, экспериментально зафиксировано влияние схемы воздействия абразивных частиц в условиях низких температур на изнашиваемую поверхность образцов. За счет вогнутой (установка типа ЦУК) или выпуклой (способ кольца) формы изнашиваемой поверхности изменялась схема напряжений на разрушаемой поверхности образца. Отмеченное наглядно прослеживается на кривых износа в условиях охлажденной воздушной среды. Во-вторых, увеличение протяженности межфазовой некогерентной границы в системе α – твердый раствор – упрочняющая карбидная фаза (в отожженном состоянии испытывались углеродистые стали по составу от доэвтектоидных до заэвтектоидных) привело к росту абразивной износостойкости на всем интервале исследованных температур. Вместе с этим обозначенное имеет ряд особенностей, связанных с изменением механизма изнашивания при преодолении порога хладноломкости (от вязкого к хрупкому).

абразивный износ, низкотемпературная воздушная среда, стали, закономерности изнашивания, схемы износных испытаний