Глава XX. ИЗНОСОСТОЙКИЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ
1. Износостойкость
Возможность продолжительной эксплуатации деталей машин и других изделий, их долговечность во многих случаях связаны с износостойкостью материалов, из которых они изготовлены.
Износ деталей машин и аппаратов может быть вызван трением металлических деталей друг о друга и воздействием рабочей среды — потоком жидкости или газа, царапанием твердых частиц о поверхность деталей и другими поверхностными процессами.
Механизм износа различен и зависит от условий износа, но в основном он состоит в том, что с поверхности металла вырываются мелкие частицы. В случае обычного трения поверхность металла наклепывается и сопротивляемость истиранию возрастает. Следовательно в данном случае способность металла к наклепу в существенной степени определяет его износостойкость. В случае абразивного износа, когда твердые частицы абразива (например, песка) вырывают мельчайшие кусочки металла, стойкость против износа будет определяться сопротивлением металла хрупкому разрушению и его твердостью. При наличии агрессивных сред сопротивление износу зависит и от коррозионной стойкости материала. Поэтому износостойкость сплава (стали) определяется его физико-химическими
свойствами и условиями износа, причем в зависимости от условий износа оптимальная структура и свойства металла могут быть различными.
Стойкость против абразивного износа возрастает с увеличением твердости изнашиваемого материала, но для различных материалов в разной степени (рис. 355), поэтому эффективным повышением износостойкости является поверхностная закалка или другие методы повышения поверхностной твердости (цементация, азотирование и т. д.). При одинаковой поверхностной твердости стали со структурой мартенсит + карбиды обладают большей износостойкостью, чем стали с такой же твердостью, но не имеющие избыточных карбидов.
Рис. 355. Ианос в зависимости от твердости материала
При одинаковой твердости сталь, имеющая крупнокристаллическую структуру, имеет меньшую износостойкость, чем сталь с мелкокристаллической структурой, так как у первой сопротивление хрупкому разрушению меньше.
Включения графита, ухудшающие механические свойства стали, повышают износостойкость при трении, так как в процессе изнашивания графитные включения выходят на поверхность трения, разрушаются по плоскостям спайности, образуя тончайшие пластинки и заполняют неровности трущихся поверхностей, тем самым предотвращая сухое трение металла о металл и схватывание. Другими словами, графитные включения выполняют роль смазки. Высокая износоустойчивость получена на порошковых пористых материалах, поры которых заполнены маслом, медью.
