2. Контактная прочность.

При работе соприкасающихся деталей под действием контактных нагрузок, поэтому способность стали противостоять контактному разрушению является ее важнейшей эксплуатационной характеристикой.

Контактная прочность стали и чугуна может быть повышена химико-термической обработкой, поверхностной индукционной закалкой.

Как правило, при увеличении глубины и твердости упрочненного слоя контактная прочность повышается, значительное влияние оказывает количество остаточного аустенита. Если в процессе эксплуатации деталь подвергается знакопеременным нагрузкам, остаточный аустенит не допускается. Согласно исследованиям, при обработке дробью контактная прочность незначительно снижается, так как в этом случае сказывается влияние расположения волокон по отношению к действующим напряжениям (статическая прочность одинакова, но пластические свойства у образцов с поперечным расположением волокон меньше на 50%, чем с продольным). Контактная прочность образцов с поперечной ориентировкой выше в 3 раза, чем с торцевой ориентировкой.

Техническому значению контактной прочности соответствует какое-либо определенное соотношение твердости и глубины, что обеспечивается подбором режима.

3. Вибрационная вязкость стали.

Циклическая или вибрационная вязкость металла – его способность поглощать энергию в необратимой форме при воздействии циклически повторяющихся односторонних или знакопеременных циклических нагрузок. Величина циклической вязкости не зависит от предела выносливости.

Многие металлы и сплавы при высоком пределе выносливости имеют низкую циклическую вязкость.

4. Износ деталей

Износ трущихся поверхностей может происходить в результате абразивного изнашивания, усталостного воздействия, схватывания, задирания.

В процессе трения наблюдается:

а) развитие температуры в местах соприкосновения поверхностей;

б) схватывание и вырыв металла при сухом трении;

в) выкрашивание металла;

г) окисление поверхности.

С помощью термической обработки можно значительно воздействовать на параметры износостойкости детали (отжиг высокотемпературный для разложения карбидов в сером чугуне, поверхностное упрочнение трущихся поверхностей).

Меры для предотвращения износа:

– подбор состава масла;

- изменение конструкции детали;

- применение приработки и суперфинишные операции.

Часто износ наступает вследствие выщербления карбидов, которые попадают в смазку из разрушенной поверхности и энергично начинают изнашивать трущиеся детали. Существуют прямые пары (деталь с меньшей твердостью, но большей поверхностью скользит по детали с большей твердостью, но меньшей поверхностью) и обратные пары. Обратные пары обладают большей надежностью.

В общем случае, для уменьшения износа одна из трущихся поверхностей должна обладать большей твердостью и однородностью механических свойств. Одна из наиболее эффективных мер борьбы с износом вследствие вырывания – упрочнение связи поверхностных слоев с подслоем, что исключает продавливание поверхностных микрослоев металла и сохраняет стойкость металла самой поверхности.

Другой важной причиной, ускоряющей износ, является деформация детали в результате термической обработки, так как в поверхностных слоях в этом случае возникают высокие напряжения.

Некоторые стали при цементации склонны к пересыщению диффузионного слоя углеродом. Особенно опасны крупные включения карбида и цементитной сетки, разрушающиеся при возрастании давления на поверхность детали.

Ошибочно судить об износостойкости только по твердости поверхности. Следует учитывать также прочность поверхностных слоев и подслоя.

От химического состава стали зависит количество остаточного аустенита после термической обработки. Сам аустенит, полученный при быстром охлаждении, сопротивляется износу лучше, чем при медленном. Аустенит легированной стали меньше подвержен износу, чем углеродистой.

От содержания углерода в стали зависит твердость мартенсита, а также напряжения и деформации, возникающие при его обработке. На практике наблюдаются случаи, когда наряду с аустенитом в поверхностном слое имеется трооститная структура, что приводит к катастрофическому износу. Главной причиной этого является уменьшение содержания углерода, которое имеет место при большом количестве карбидообразующих элементов.

Для уменьшения износа вследствие заедания и царапания необходимо максимально повышать твердость, обеспечивая прочность подслоя и сердцевины. При абразивном изнашивании целесообразно применять различные виды термической обработки для трущихся деталей, например – улучшение для одной детали и индукционная закалка для другой.

Для предотвращения износа следует также подбирать специальную сталь.

Но даже при соблюдении всех норм и соответствии стали техническим условиям может произойти катастрофический износ вследствие загрязнений стали шлаком, сернистыми соединениями и газами.