ХАРАКТЕРИСТИКИ СУХОГО СКОЛЬЗЯЩЕГО ЭЛЕКТРОКОНТАКТА МЕТАЛЛОВ В УСЛОВИЯХ КАТАСТРОФИЧЕСКОГО ИЗНАШИВАНИЯ

摘要

Изучена взаимосвязь интенсивности изнашивания, средней температуры контакта и фазового состава поверхностных слоев стали СтЗ, меди и сплава NiTi при сухом скольжении по стальному контртелу под воздействием электрического тока плотностью более 100 А/см~2. Эти характеристики контакта рассмотрены особенно внимательно в начале катастрофического изнашивания, когда поверхностные слои переходят в предельное состояние. Отмечено, что релаксация напряжений в поверхностных слоях происходит благодаря структурному превращению в режиме нормального изнашивания. Это приводит к образованию трибослоев. Высокая прочность трибослоя меди обусловлена, в первую очередь, образованием оксида FеО на поверхности скольжения, который препятствует адгезии в контакте. Кроме того, признаки жидкой фазы наблюдали на поверхности контакта меди. Это способствует низкой скорости образования и накопления структурных дефектов. Появление областей расплава и оксида FеО на поверхности скольжения обеспечивает высокую износостойкость контакта. Эти факторы в сочетании с высокой теплопроводностью меди обусловили переход трибослоя в предельное состояние при высокой плотности тока и низкой температуре контакта. Отсутствие оксидов на поверхности скольжения сплава NiTi вызывает сильную адгезию в контакте, высокую скорость образования и накопления структурных дефектов. Поэтому трибослой быстро разрушается, наблюдаются высокая интенсивность изнашивания и быстрый рост температуры контакта при увеличении плотности тока. Катастрофическое изнашивание сплава NiTi начинается при температуре около 350 °С и низкой плотности тока. Поверхность скольжения стали СтЗ содержала оксид FеО, поэтому сильная адгезия не проявлялась. Обнаружено образование ГЦК-железа в трибослое стали СтЗ, что способствует его ускоренному разрушению. Поэтому трибослой стали СтЗ переходит в предельное состояние при относительно низкой плотности тока и при более высокой температуре. Представленные температуры контакта, соответствующие начальным стадиям предельного состояния трибослоя, не превышают 350 °С. Сопоставление этих температур с известными температурами контактов других металлов позволяет утверждать, что подъем температуры контакта любого металла выше 400 °С приведет к его предельному состоянию. Это значит, что характеристики контакта металлов при температурах скользящего контакта более 500 °С не должны представлять практического интереса.