1_Shevelia.doc Влияние термообработки стали на формирование фрикционных связей и их диссипативные свойства Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2012, № 3 6 Шевеля В.В.,*, ** Трытек А.C.,* Coкoлaн Ю.C.** * Жешувская политехника, г. Жешув, Польша, ** Хмельницкий национальный университет, г. Хмельницкий, Украина ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ СТАЛИ НА ФОРМИРОВАНИЕ ФРИКЦИОННЫХ СВЯЗЕЙ И ИХ ДИССИПАТИВНЫЕ СВОЙСТВА Введение Согласно молекулярно-механической (адгезионно-деформационной) теории внешнего трения твердых тел [1 - 4] фрикционный контакт формируют главным образом два процесса: - образование и разрушение срезом адгезионных связей – «мостиков сварки» (молекулярная, или адгезионная составляющая силы трения); - циклическое передеформирование приповерхностных областей зоны контакта (механическая, или деформационная составляющая силы трения). Указанные процессы, являясь основными источниками диссипации механической энергии при трении скольжения, протекают на разных масштабных уровнях и следуют разным реологическим зако- нам [5]. Первый вид диссипации обусловлен контактным (адгезионно-сдвиговым) внутренним трением, а второй связан с объемным внутренним трением, вызванным несовершенной упругостью объемов, приле- гающих к дискретным пятнам фактического контакта и подвергающихся импульсному циклическому на- гружению. Несмотря на то, что адгезионные и деформационные процессы следуют своим законам, они взаимосвязаны и описываются в единых терминах – деформациях и напряжениях [4]. Контактные на- пряжения зависят от вязкоупругих свойств сопряжения и определяют величину суммарной силы трения. Высокая эффективность преобразования подводимой механической энергии в теплоту (до 90 %) свидетельствует о тесной связи между внешним и внутренним трением. В зависимости от уровня дейст- вующих контактных напряжений процесс диссипации осуществляется различными механизмами ампли- тудонезависимого и амплитудозависимого внутреннего трения, которые одновременно являются меха- низмами релаксации напряжений. Для дальнейшего развития теории внешнего трения твердых тел требуется учет неупругих дина- мических явлений, определяющих напряженное состояние фрикционного контакта, которое, формируя силу трения, в большинстве практически важных случаев более тесно связано с вязкоупругими свойст- вами и микропластичностью формирующихся фрикционных адгезионно-деформационных связей, неже- ли с макроскопическими показателями прочности и пластичности пары трения (твердость, предел проч- ности, предел текучести и т.п.). Открытым остается также вопрос о соотношении между адгезионной и деформационной составляющими силы трения в зависимости от реологических свойств контактирую- щих металлов и температурно-нагрузочных параметров трения. Методика исследования Исследовалась термообработанная сталь 50 (закалка в воду от температуры 850 °С с последую- щим отпуском в течение часа при различных температурах от 200 до 700 °С). Твердость и модуль упругости измерялись методом непрерывного вдавливания пирамиды Бер- ковича на установке OPX NHT/NST фирмы CSM Instruments (Швейцария). Скорость нагружения и раз- грузки равнялась 900 мН/мин. Структурные изменения стали, вызванные термообработкой, исследовались методом амплитуд- нозависимого внутреннего трения на усовершенствованной установке типа крутильного маятника (рис. 1) [6]. Образец (рис. 2, а, б) закреплялся верхним концом, а к нижней его части прикреплялся скручи- вающий равноплечий маятник 3 с двумя грузиками на концах. Пропусканием через катушку индуктив- ности 6 короткого импульса электрического тока маятник приводится в крутильное колебательное дви- жение в горизонтальной плоскости. Исследуемый образец является упругим элементом колебательной системы, в которой возбуждаются свободные затухающие колебания. Эти колебания фиксируются емкостным датчиком 5, сигнал с которого подается в регистри- рующую электронную систему с программным обеспечением, определяющим амплитуду, частоту и ло- гарифмический декремент колебаний, который служит показателем внутреннего трения. По частоте кру- тильных колебаний образца ν определяется модуль сдвига: 22 4 128 ν⋅=ν⋅ ⋅⋅π = c d IL G , PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Влияние термообработки стали на формирование фрикционных связей и их диссипативные свойства Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2012, № 3 7 где L – длина образца; d – диаметр образца; I – момент инерции скручивающей системы. 7 9 10 11 1 2 6 4357 8 15 O3 5 O3 O5 5 O5 а б в Рис. 1 – Принципиальная схема установки для измерения внутреннего трения при крутильных колебаниях: 1 – неподвижный образец; 2 – подвижный образец; 3 – маятник; 4 – опора (игла); 5 – датчик перемещений; 6 – катушка возбуждения колебаний; 7 – блоки питания; 8 – блок формирования импульса; 9 – аналогово-цифровой преобразователь; 10 – системный блок компьютера; 11 - монитор Рис. 2 – Образцы для измерения объемного (а, б) и контактного (в) внутреннего трения Диссипативные свойства фрикционного контакта оценивались по логарифмическому декременту затухающих колебаний в сопряжении пары образцов (рис. 2, в) по схеме: торец полого цилиндра (верх- ний неподвижный образец) - торец сплошного цилиндра (нижний подвижный образец). Верхний обра- зец исследуемой пары закреплялся в держателе, а нижний – в маятнике, который опирался на опору в виде иглы. После взаимного прижатия образцов с контролируемым усилием возбуждались колебаний маятника вместе с подвижным образцом в режиме предварительного смещения. Триботехнические испытания при трении скольжения без смазки проводились на машине трения TRIBOMETR (THT) фирмы CSM Instruments (Швейцария) по схеме «вращающийся диск (образец) – за- крепленный шарик (ШХ15, HV5 = 1050). После термообработки рабочие поверхности образцов шлифо- вались и полировались. В процессе испытаний осуществлялась автоматическая запись силы и коэффици- ента трения. Условия испытаний: нормальная нагрузка – 2 Н, скорость трения – 0,3 м/сек, путь трения – 200 м. Результаты исследований и их обсуждение Влияние температуры отпуска стали на твердость и модуль упругости при вдавливании инден- тора показано на рис. 3. Рис. 3– Влияние температуры отпуска закаленной стали на твердость (1) и модуль упругости при вдавливании индентора (2) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Влияние термообработки стали на формирование фрикционных связей и их диссипативные свойства Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2012, № 3 8 В отличие от монотонного снижения твердости (HV0,05) с ростом температуры отпуска модуль упругости Е стали изменяется циклически, формируя первый максимум в районе температуры отпуска 200 … 250 °С, а второй, менее выраженный максимум – в районе температуры отпуска 600 °С. Такой ха- рактер изменения модуля упругости обусловлен микроструктурными изменениями, формирующими уп- руговязкие реологические свойства материала. Для изучения структурных изменений в стали при отпуске построены амплитудные зависимости внутреннего трения, которые тесно связаны с микроструктурой стали [7]. Одновременно контролирова- лось изменение частоты колебаний, квадрат которой характеризует модуль упругости. Различие в спо- собности к рассеянию энергии стали с разной структурой отпуска возрастает с повышением амплитуды колебаний. Зависимости декремента и квадрата частоты колебаний от температуры отпуска стали для фик- сированной возбуждаемой начальной амплитуды А0 показаны на рис. 4. Рис. 4 – Влияние температуры отпуска закаленной стали на внутреннее трение δ (1) и квадрат частоты колебаний ν2 (2): А0 = 0,64 мкм Сталь непосредственно после закалки имеет относительно высокое внутреннее трение, т.к. мар- тенсит имеет большую плотность подвижных дислокаций, сформировавшихся в результате фазового на- клепа. Сталь в таком состоянии при высокой твердости имеет значительную микропластичность и отно- сительно низкий модуль упругости (ν2). Повышение температуры отпуска до 200 … 250 °С вызывает существенное снижение внутреннего трения и рост упругости стали вследствие: - распада мартенсита с выделением высокодисперсных частиц метастабильного ε-карбида, коге- рентно связанного с матрицей (I превращение); - распада остаточного аустенита (γост→α + К) с образованием низкоуглеродистого мартенсита и дисперсных карбидов (II превращение) [8]. Несмотря на то, что часть углерода переходит в карбиды, в тонких двойниках мартенсита сохра- няется высокая плотность дислокаций, закрепленных сегрегациями примесных атомов внедрения (C + N) и выделившимися частицами карбидов. Подвижность дислокаций становится минимальной (минимум δ), структура стабилизируется, обретая высокую упругость и релаксационную стойкость (мак- симум ν2). Рост внутреннего трения в диапазоне температур отпуска 200 … 400 °С обусловлен ростом под- вижности дислокаций вследствие значительного уменьшения концентрации углерода в твердом растворе из-за его перехода в карбиды. Этому способствует карбидное превращение (ε-карбид→цементит), за- вершающееся образованием в районе температуры отпуска 400 °С высокодисперсной феррито- цементитной смеси – троостита отпуска (III превращение). Этот процесс сопровождается снижением мо- дуля упругости. При температурах отпуска выше 400°С фазовые превращения не происходят, а развиваются про- цессы коагуляции и последующей сфероидизации карбидов. Пластинчатый феррит преобразуется в зер- нистый с дроблением блоков мозаики, формируя так называемый соорбит отпуска. При этом плотность подвижных дислокаций уменьшается и внутреннее трение падает, упругость подрастает. Новый рост внутреннего трения при температурах отпуска выше 550 … 600 °С обусловлен увеличением объема фер- рита, свободного от карбидов (вследствие коалесценции карбидных частиц), возрастанием пластичности феррита из-за обеднения его углеродом, а также ростом потерь на магнитомеханический гистерезис [7]. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Влияние термообработки стали на формирование фрикционных связей и их диссипативные свойства Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2012, № 3 9 Амплитуднозависимое внутреннее трение стали может быть представлено суперпозицией двух основных механизмов: структурно-дислокационного δс и магнитомеханического δм (рис. 5). 200 400 600 T , Сотп о м мс с закал Рис. 5 – Схема влияния температуры отпуска стали на структурно-дислокационную (δс) и магнитомеханическую (δм) составляющие внутреннего трения (δ – результирующее внутреннее трение) Структурно-дислокационный механизм связан с релаксацией, возникающей в структурно- метастабильных сплавах (например, после закалки) и контролируется плотностью и подвижностью дис- локаций. В закаленной стали вследствие высоких внутренних напряжений практически отсутствуют магнитомеханические потери из-за малой подвижности границ магнитных доменов. С повышением тем- пературы отпуска увеличивается вклад магнитомеханического гистерезиса в общий уровень затухания и в тем большей степени, чем больше амплитуда деформации [6, 7]. Примеры влияния температуры отпуска на трибологические показатели стали приведены на рис. 6. а б в г Рис. 6 – Зависимости силы и коэффициента трения от пути трения (FH = 2 Н; ν = 0,3 м/сек): а – сталь закаленная; б – отпуск 200 °С; в – отпуск 400 °С; г – отпуск 600 °С Для закаленного и низкоотпущенного состояния характерна повышенная амплитуда колебаний силы и коэффициента трения (рис. 6, а, б). При более высоких температурах отпуска эти показатели ве- дут себя более стабильно (рис. 6, в, г). На зависимости коэффициента трения от температуры отпуска PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Влияние термообработки стали на формирование фрикционных связей и их диссипативные свойства Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2012, № 3 10 формируется максимум в диапазоне температур отпуска 200 … 250 °С (рис. 7), явно соответствуя макси- муму модуля упругости термообработанного стального диска (рис. 3, 4), выступающего в качестве под- вижного менее твердого (по сравнению с контртелом-шариком) элемента трибосистемы. 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 0 100 200 300 400 500 600 700 температурa отпycкa, T [oC] µ зaк. 1 2 Рис. 7 – Влияние температуры отпуска на среднее (1) и максимальное (2) значения коэффициента трения (L = 200 м): FH = 2 Н; ν = 0,3 м/сек В связи с вышеизложенным рассмотрим влияние термообработки стали на диссипативные свой- ства контакта (декремент колебаний) в условиях реверсивного предварительного смещения, создаваемо- го крутильным маятником в паре: кольцевой торец неподвижной втулки – плоская поверхность подвиж- ного образца (рис. 2, в). Исследовались амплитудные зависимости декремента колебаний для двух видов сопряжений, формирующих: а) одноименные (по виду термообработки) пары трения; б) разноименные пары, когда варьировалась температура отпуска подвижного образца, а непод- вижная втулка постоянно оставалась в состоянии закалки. Примеры амплитудных зависимостей декремента колебаний для одноименных пар трения при- ведены на рис. 8. 0 5 10 15 20 25 30 0 10 20 30 40 50 60 70 A 102, [мкм] δ ⋅ 1 0 2 1 2 3 4 5 6 7 Рис. 8 – Амплитудные зависимости логарифмического декремента колебаний в условиях предварительного смещения (одноименные пары трения): 1 – закалка; 2, 3, 4, 5, 6, 7 – температуры отпуска соответственно 200, 300, 400, 500, 600, 700 °С PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Влияние термообработки стали на формирование фрикционных связей и их диссипативные свойства Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2012, № 3 11 При взаимодействии одноименных пар (рис. 9, кривая 1) контактные механические потери, зна- чительно превышая объемные (в цельных образцах), по характеру изменения совпадают с последними при температурах отпуска более 200 °С. В частности, в обоих случаях максимальный декремент соответ- ствует температуре отпуска 400 °С (рис. 4, кривая 1). Для температур отпуска менее 200 °С такого соот- ветствия нет (сравни кривые 1, рис. 4, 9). Возможно, это связано с влиянием механической обработки (шлифование) на реологические свойства рабочих поверхностей образцов, ранее подвергнутых закалке и низкотемпературному отпуску. Такая сталь при доводочных механических операциях может претерпеть динамическое деформационное старение, которое, как правило, снижает внутреннее трение. 0 5 10 15 20 25 30 0 100 200 300 400 500 600 700 температурa отпycкa, T [oC] δ ⋅ 1 0 2 зaк. 1 2 Рис. 9 – Изменение диссипативных свойств фрикционного контакта в зависимости от температуры отпуска закаленной стали: 1 – одноименные пары трения; 2 – разноименные пары (отпуск подвижного образца): А0 = 0,64 мкм При втором варианте испытаний номинально неподвижного контакта (рис. 9, кривая 2) комби- нации контактирующих материалов отвечали сочетанию пар при рассмотренном выше однонаправлен- ном трении скольжения (рис. 6, 7). В этом случае изменение декремента колебаний соответствует изме- нению модуля упругости стали (подвижного образца) в зависимости от температуры отпуска (рис. 3, 4). Декремент колебаний, характеризующий диссипацию энергии (механические потери) в условиях предварительного смещения, в общем случае обуславливается: - формированием и разрушением адгезионных связей; - упругим и упруговязким передеформированием зон фактического контакта; - микропроскальзыванием без нарушения фрикционных (адгезионно-деформационных) связей. Чем меньше вклад первых двух источников диссипации (в зонах сцепления), тем больше рассея- ние механической энергии связано с микроскольжением, т.к. на разноуровневые неровности дискретного контакта сопряженных поверхностей действуют неодинаковые силы сжатия и сдвига. Поэтому на более нагруженных участках контакта будут преобладать упругие и упругопластические деформации, а на ме- нее сжатых выступах возможно микропроскальзывание. Согласно [3], с увеличением модуля упругости менее жесткого материала пары трения общий коэффициент трения должен понижаться за счет уменьшения как деформационной, так и адгезионной составляющих. Действительно, при росте модуля упругости снижается уровень внутреннего трения (ко- эффициент гистерезисных потерь), уменьшаются толщина деформированного слоя и глубина внедрения неровностей. Это должно приводить к снижению деформационной составляющей силы трения. Одно- временно, согласно [3], уменьшение фактической площади контакта, приводящее к росту локального давления и касательных напряжений, должно снижать и адгезионную составляющую силы трения. Сле- дуя этой логике, увеличение модуля упругости стали должно ослаблять сцепление пятен фактического контакта, приводя к наблюдаемому росту декремента для температур отпуска 200 … 250 °С из-за повы- шения вклада в диссипацию микропроскальзывания. Однако, с другой стороны, такой вывод противоре- чит данным рис. 3 и 7, согласно которым наблюдается обратная картина: с ростом модуля упругости термообработанной стали коэффициент трения увеличивается, приобретая максимальное значение в диапазоне температур отпуска 200 … 250 °С. С нашей точки зрения, это связано с тем, что рост упруго- сти стали сопровождается снижением запаса микропластичности и потерей релаксационной способно- сти, о чем свидетельствует характер изменения внутреннего трения (рис. 4) и диссипативных свойств PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Влияние термообработки стали на формирование фрикционных связей и их диссипативные свойства Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2012, № 3 12 контакта (рис. 9, кривая 2). В таких условиях ведущими механизмами диссипации энергии и релаксации контактных напряжений становятся процессы образования и разрушения адгезионных связей. Усиление адгезии приводит к росту интегральной прочности фрикционных связей на срез, увеличивая молекуляр- ную составляющую силы трения и соответствующие механические потери. С другой стороны, рост уп- ругости и релаксационной стойкости поверхностей контакта минимизирует вклад в общую силу трения деформационной составляющей. Таким образом, наблюдаемые закономерности изменения коэффициента трения (рис. 7) и декре- мента колебаний (рис. 9) в первую очередь следует связывать с изменением упругости стали и активиза- цией адгезионных процессов, максимум которых приходится на температурный диапазон отпуска 200 … 250 °С. Этим же температурам отпуска отвечает аномальный рост износа контртела [9]. Адгезия приобретает характер схватывания (микросварки) при отсутствии неповреждающих процессов релаксации напряжений, обычно реализуемых механизмами релаксационного и гистерезисно- го внутреннего трения [6]. В этом случае адгезия и схватывание выступают как форма структурной ре- лаксации при развитии топохимической реакции образования металлических связей на границе раздела. Адгезия более активно развивается на упругих поверхностях, имеющих стабильную структуру, не спо- собную перестраиваться и эффективно рассеивать подводимую механическую энергию. На жесткой уп- ругой подложке защитные пленки неустойчивы и в процессе контактного взаимодействия разрушаются, что вызывает повышенную повреждаемость контртела. Рассмотрим, как изменение упругости и демпфирующей способности стали в зависимости от температуры отпуска влияет на закономерности изменения напряженного состояния фрикционного кон- такта. При динамическом контактном взаимодействии металлических материалов напряженное состоя- ние и диссипативные свойства фрикционного контакта определяются преимущественно двумя реологи- ческими параметрами: комплексным модулем упругости при сдвиге и внутренним трением. Комплекс- ный модуль сдвига: ///* iGGG += , (1) где /G – действительная составляющая модуля, пропорциональная квадрату частоты колебаний и совпадающая по фазе с деформацией (динамический модуль сдвига )G ; //G – мнимая часть модуля, сдвинутая по фазе на 90° (модуль механических потерь). Внутреннее трение 1−Q характеризует уровень диссипации энергии механических колебаний и численно равно тангенсу угла механических потерь: / // 1 tg G G Q = π δ =ϕ=− , (2) где δ – логарифмический декремент колебаний. Внутреннее трение является функцией динамического модуля сдвига G , динамической вязкости η и частоты колебаний ω . Вязкость материала функционально связана с его твердостью. Из сопостав- ления рис. 4 и рис. 9 (кривая 2) следует, что контактные механические потери разноименных пар трения изменяются в соответствии с изменением динамического модуля сдвига в противофазе с изменением внутреннего трения материала подвижного образца. Чем больше модуль сдвига и чем меньше внутрен- нее трение стали, тем больше контактные механические потери из-за роста адгезионной составляющей коэффициента трения (например, для Тотп = 200 … 250 °С). Снижение модуля сдвига и рост внутреннего трения сопровождаются уменьшением адгезии и переходом к деформационно-сдвиговому трению (Тотп ≥ 400°С). Очевидно, что количество и прочность адгезионных связей, формирование которых является од- ним из релаксационных процессов, обусловлены уровнем действующих контактных напряжений. В этой связи рассмотрим реологическую модель Максвелла, которая связывает деформацию сдвига γ с напря- жением S следующим дифференциальным уравнением [10]: η +=γ • • S G S . (3) Установим связь между деформацией и напряжением, если напряжение изменяется по гармони- ческому закону: tStS ω⋅= cos)( 0 . (4) Подставляя (4) в (3), найдем: t G S t S t ω⋅ ω⋅ −ω⋅ η =γ • sincos)( 00 . (5) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Влияние термообработки стали на формирование фрикционных связей и их диссипативные свойства Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2012, № 3 13 Закон изменения деформации находим после интегрирования (5) по времени: Ct G S t S dttt +ω+ω ωη =⋅γ=γ ∫ • cossin)()( 00 . (6) Обозначив )0(γ как деформацию в момент времени t = 0, найдем значение С: G S C 0)0( −γ= . (7) Приняв, что G S 0)0( =γ , находим: t G S t S t ω+ω ωη =γ cossin)( 00 . (8) Амплитуда сдвиговой деформации: 220 2 0 2 0 0 )(ωη+η⋅ω⋅ =      +      ωη =γ G G S G SS . (9) Амплитуда сдвигового напряжения: 21 0 22 0 0 )(1)( −+ γ⋅ = ωη+ γ⋅η⋅ω⋅ = Q G G G S , (10) где ωη =− G Q 1 – внутреннее трение. С ростом упругости фрикционного контакта адгезионные связи, приобретая повышенную проч- ность, эффективно вовлекают в деформацию подповерхностные объемы, напряженность которых обрат- но пропорциональна внутреннему трению (адгезионно-деформационное трение). При росте G и сни- жении 1−Q стали повышаются контактные сдвиговые напряжения, релаксация которых происходит при развитии процессов адгезии и схватывания, сопровождающихся ростом коэффициента трения. Если nσ – нормальное давление, то коэффициент трения: 21 00 )(1 −+σ γ⋅ = σ =µ Q GS nn . (11) Из (11) следует, что рост коэффициента трения для стали, отпущенной при температуре 200 … 250 °С (рис. 7), обусловлен повышенным модулем сдвига G и пониженным внутренним трением Q-1, когда адгезия становится ведущим процессом. Последующее монотонное снижение коэффициента трения с ростом температуры отпуска, по-видимому, связано с влиянием продуктов износа (преимущест- венно – окислов). Таким образом, в условиях импульсного динамического нагружения зон фактического контакта фрикционного сопряжения адгезионно-деформационные процессы вызывают внутреннее трение, меха- низмы которого ответственны за диссипацию подводимой при внешнем трении механической энергии и за формирование напряженного состояния контакта (рис. 10). Рис. 10 – Последовательность преобразования внешнего трения в теплоту и работу трения через внутреннее трение PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com Влияние термообработки стали на формирование фрикционных связей и их диссипативные свойства Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2012, № 3 14 Диссипация механической энергии проявляется в соответствующем количестве выделяющейся теплоты, а контактные напряжения определяют работу трения. Выводы 1. По мере роста температуры отпуска закаленной стали вязкоупругие свойства изменяются цик- лически с характерными минимумами внутреннего трения при температурах отпуска около 200 °С и 600 °С. В области температур отпуска менее 400 °С изменения внутреннего трения и динамического мо- дуля упругости связаны с тремя стадиями фазовых превращений, влияющих на концентрацию подвиж- ных дислокаций. При температурах отпуска более 400 °С изменение внутреннего трения обусловлено действием двух конкурирующих факторов: с одной стороны, снижением внутреннего трения из-за пере- хода пластинчатого феррита в зернистый, а с другой – ростом внутреннего трения за счет увеличения вклада магнитомеханического гистерезиса. 2. Соотношение между адгезионной и деформационной составляющими силы трения зависит от вязкоупругих свойств фрикционного контакта, определяемых двумя реологическими параметрами мате- риалов пары трения: динамическим модулем сдвига и внутренним трением. При высоком модуле сдвига и низком внутренним трении менее жесткого элемента пары трения суммарная сила трения определяется преимущественно адгезионной составляющей; при росте внутреннего трения и снижении модуля сдвига повышается вклад деформационной составляющей. 3. Структура углеродистой стали, формирующаяся после закалки и отпуска при температурах 200 … 250 °С, приобретая неблагоприятные реологические свойства (минимальное внутреннее трение и высокий модуль упругости), проявляет максимальную склонность к адгезии и схватыванию, что приво- дит к аномальному росту силы внешнего трения. 4. В большинстве практически важных случаев трения металлических поверхностей без смазки с повышением упругости материалов сопряжения возрастает вероятность развития адгезионного контакт- ного взаимодействия (вплоть до схватывания), как формы структурной релаксации напряжений при то- похимической реакции в твердой фазе с образованием металлических связей на границе раздела. Адгези- онные связи инициируют деформацию приповерхностных объемов, формируя напряжения, величина ко- торых обратно пропорциональна внутреннему трению. 5. Внешнее и внутреннее трение тесно взаимосвязаны. Адгезионно-деформационные процессы при внешнем трении трансформируются в теплоту и формируют сопротивление сдвигу (работу трения) через механизмы внутреннего трения, которое, с одной стороны, вызывает диссипацию подводимой ме- ханической энергии, а с другой – обуславливает уровень контактных напряжений. Литература 1. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. – М.: Машиностроение, 1977. – 528 с. 2. Bowden F.P., Tabor D. The Friction and Lubrication of Solids: Oxford University Press, 1964. 3. Михин Н.М. Внешнее трение твердых тел. – М.: Наука, 1977. – 221 с. 4. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Итоги развития молекулярно-механической теории трения / Тре- ние и износ. – 2008. – Т. 9, № 4. – С. 327-337. 5. Шевеля В.В., Трытек А.С. Реология вязкоупругого фрикционного контакта // Проблеми три- бології. – 2010. - № 4. – С. 5-15. 6. Шевеля В.В., Олександренко В.П. Трибохимия и реология износостойкости. – Хмельницкий, 2006. – 278 с. 7. Криштал М.А., Головин С.А. Внутреннее трение и структура металлов. – М.: Металлургия, 1976. – 376 с. 8. Белоус М.В., Черепин В.Т., Васильев М.А. Превращения при отпуске стали. – М.: Металлур- гия, 1973. – 231 с. 9. Шевеля В.В., Трытек А.С., Соколан Ю.С. Влияние микромеханических и реологических свойств термообработанной стали на трибологические показатели // Проблеми трибології. – 2012. № 2. – С. 6-13. 10. Постников В.С. Внутреннее трение в металлах. – М.: Металлургия, 1969. – 332 с. Использовано оборудование, закупленное согласно проекту № POPW.01.03.00-18-012/09 в рамках Программы развития Восточной Польши, финансируемой Европейским Союзом из средств Европейско- го Фонда Регионального развития. Надійшла 30.07.2012 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com http://www.pdffactory.com