Розмір шрифту: 

В подавляющем большинстве деталей машин и узлов при качении имеет место проскальзывание. В этом случае процесс износа состоит из пластического деформирования поверхности контакта и ее стирания в результате проскальзывания. Поэтому суммарный износ включает эти две составляющие: деформационную и от проскальзывания.Процесс износа и контактной усталости однородных материалов при качении характеризуется наличием 3-х стадий – приработки, накопления повреждений и разрушения, зависящие от ряда факторов, связанных со свойствами материалов, условиями эксплуатации и тому подобное. При наличии покрытий суммарный износ и его составляющие зависят от ряда дополнительных факторов: физико-механических свойств и фазового состава покрытий, твердости основы, остаточных напряжений в поверхностных слоях, среды, водорода в технологическом процессе при нанесении покрытий и эксплуатации, величины нагрузки и напряжений в градиентном покрытии и т.д., которые влияют на все стадии процесса износа. Исследование влияния этих факторов на процесс  износа и контактной прочности сталей с покрытиями при трении качения поможет лучше понять физику их влияния   на величину суммарногоизноса, соотношение его составляющих и долговечность  композиции «покрытие-основа».
Экспериментальные исследования износа и долговечности образцов из стали ШХ15 проводились на универсальной установке, которая позволяет проводить испытания образцов при трении качения с точечным и линейным контактами. Исследования проводились на плоской поверхности образцов диаметром 40 мм с диффузионными покрытиями и без покрытий с различной термической обработкой. Диффузные покрытия наносили методами ионного азотирования (и.а.) в безводородных средах, а также с применением интегральных технологий нитрозакалки (н.з.) и оксинитрозакалки (о.н.з.). Перед испытаниями образцы шлифовались (Ra = 0,125 мкм). Телами качения были шарики диаметром 7,14 мм при точечном контакте и ролики диаметром 4,5 мм и длиной 4,6 мм при линейном контакте, которые имели твердость HRС 63 и двигались по кругу диаметром 30 мм. Испытания проводились при максимальном давлении на площадке контакта 2140 МПа в среде смазки И-20 к моменту появления питтинга на дорожках качения.
В тал. 1 приведены результаты исследований зависимости износа и соотношения  его составляющих от вида термообработки и технологии нанесения покрытия  на стали ШХ15 при трении качения с точечным и линейным контактами в масле И-20. Исследования показали, что вид термической и химико-термической обработок оказывает существенное влияние не только на контактную выносливость образцов, но и на их износ. Величина суммарного износа зависит от количества циклов нагружений до появления питтинга и особенно сильно от соотношения между собой его составляющих – деформационной и от проскальзывания. В азотированных без термообработки (т/о) образцах с малой твёрдостью основы деформационная составляющая суммарного износа при точечном контакте составляет 95,8%, а при линейном контакте – 94,5%. При этом, долговечность образцов имеет минимальное значение. Наоборот, в образцах с высокой твёрдостью основы составляющая от проскальзывания является превалирующей, при этом долговечность  образцов максимальная. Исследования показали, что образцы с линейным контактом при всех видах термической и химико-термической обработок имели значительно больший износ от проскальзывания (более 2 раз) по сравнению с образцами с точечным контактом. Это обусловлено  большим коэффициентом проскальзывания (0,26) при линейном контакте против  значительно меньшего его значения (0,054) при точечном контакте.
Таблица 1. Зависимость износа и соотношения его составляющих от вида термообработки и технологии нанесения покрытия

Исследования показали, что применение интегральных технологий нитрозакалки и оксинитрозкалки позволяет в  1,8 – 2 раза повысить контактную выносливость стали ШХ15 и снизить интенсивность её износа при трении качения в масле И-20 по сравнению с закалённой сталью.