Thread Content
Износ — одна из трех основных причин повреждения материалов; он приводит к потере 1/3 мировых запасов первичной энергии. Ежегодные потери, связанные с трением и износом, составляют примерно 2%–7% от ВВП. В таких промышленных сферах, как металлургия, горнодобывающая промышленность, химическая промышленность, производство строительных материалов и аэрокосмическая промышленность, многие детали и оборудование быстро выходят из строя из-за износа. Это приводит к расточительству материалов и трудовых ресурсов, что наносит значительный ущерб национальной экономике. Короткий срок службы изнашиваемых деталей становится серьезным препятствием для развития производства. Поэтому разработка износостойких материалов и увеличение срока службы оборудования имеют огромное практическое значение. 1 Основные характеристики износа. Износ материалов — это процесс, при котором поверхности трения двух или более тел под действием нормальной силы движутся относительно друг друга; в результате действия соответствующих сред, температурных условий происходят изменения в их форме, размерах, структуре и свойствах. Износ является одной из основных причин выхода механических деталей из строя и оказывает значительное влияние на их срок службы и надежность. Исходя из анализа характеристик и последствий износа, можно сказать, что любой вид износа происходит на рабочей поверхности объекта. Однако не только происходят макроструктурные изменения на поверхности объекта, но также меняется и его микроструктура и свойства. Кроме того, образуется определенное количество продуктов износа – например, в направляющих станков, различных шестернях, ленточных конвейерах, шарах и подложках для шаровых мельниц и т. д. С физической и химической точек зрения износ происходит на поверхностях двух тел, находящихся в относительном движении, причем это происходит на довольно тонком слое рабочей поверхности. Важной особенностью процесса износа является преобразование механической энергии в тепловую; процессы нагрева и охлаждения происходят с очень высокой скоростью. Поверхность тела обладает значительной активностью и высокой свободной энергией. Структура и свойства поверхности материала отличаются от свойств его внутренних частей. Для твердых металлов при низких температурах активность атомов снижена; после деформации при низких температурах количество атомов на поверхности практически не меняется. Однако при высоких температурах активность атомов на поверхности увеличивается, в результате чего структура материала может претерпеть определенные изменения. Это приводит к изменению его металлических свойств и энергетических характеристик. Атомы на поверхности материала взаимодействуют с окружающей средой (медиумом), что приводит к физическому или химическому адсорбции, либо к химическим реакциям. В результате на поверхности материала может образоваться слой, усиливающий его твердость, или возникнуть определенная структура поверхности. Это влияет на процесс износа материала; можно сказать, что износ представляет собой динамический процесс.