An I-Kan et. al. 2019 Vol. 21 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 1 2019 116 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ обратная износу) в интервале температур от 293 до 240 К. В этом же интервале температур про- исходит рост твердости для сталей Ст. 3кп, 45, У10А [12]. Однако несмотря на дальнейший рост твердости на всем рассматриваемом в ци- тируемой книге [12] температурном интервале вплоть до 77 К, износостойкость после 240 К, как следует из представленных графиков, сни- жается. Комплексный анализ [21] позволяет выявить тенденцию – снижение идет более ин- тенсивно для сталей с меньшим содержанием углерода, а значит, и с меньшим содержанием упрочняющей фазы (карбидов). Данный факт можно гипотетически объяснить опережающим распространением частицы износа у пластично- го при комнатной температуре феррита за преде- лы наклепанной зоны (после преодоления поро- га хладноломкости). По данным многочисленных исследований [16], например с понижением температуры, прочностные характеристики и, прежде всего, предел текучести возрастают и при этом ха- рактеристики пластичности падают. Вероятнее всего, склонность углеродистых сталей к сни- жению износостойкости после температуры 240 К, как и при абразивно-ударном изнашива- нии [22], обусловлена соотношением названных характеристик и зависит главным образом от структурно-физических параметров материала [17]. Аспекты физико-механического анализа особенностей поверхностного разрушения при абразивном низкотемпературном изнашивании углеродистых сталей позволяют сделать пред- положение о проявлении губительного влияния процессов хрупкого разрушения на рост износа после температуры 240 К. В теории разрушения главная проблема в том, что не выявлена связь между атомным (дислокационным) механизмом разрушения твердых тел и его макроскопически- ми характеристиками. Вопросами хрупкого разрушения, которые были связаны с поломкой рельсов, возникаю- щими при наступлении климатически низких температур, томские ученые [13 и 14] стали за- ниматься с 1930 года. Несколько позднее эта проблема привлекла внимание Н.Н. Давиденко- ва [15] и долгое время оставалась в поле зрения представителей его школы. Более того, с хруп- ким разрушением стали связывать факт утраты пластичности при высокоскоростном ударе [23]. Так, например, Ф.Ф. Витман экспериментально установил, что при скорости удара 50 мс –1 по образцу из отожженной стали 20 в месте воз- никновения хрупкой трещины пластическая де- формация уменьшилась до нуля. В то же время современными методами анализа выявлено, что применяемые в технике металлические мате- риалы нельзя отнести к идеально хрупким при любой совокупности условий нагружения – про- цесс разрушения всегда сопровождается пласти- ческой деформацией [24 и 25]. Сложность методики проведения испытаний в условиях охлажденной воздушной среды за- ключалась прежде всего в том, что на охлажда- емых поверхностях – в результате проявления эффекта вымораживания влаги воздуха – обра- зовывалась «снеговая шуба». Это, в свою оче- редь, приводило к искажению получаемых ре- зультатов и, понятно, вызывало сомнение в их достоверности. Оригинальными приемами удалось не толь- ко устранить влияние указанного неблагоприят- ного фактора (имеется ряд других сложностей), но и добиться приемлемого расхода хладаген- та – длительность испытаний велика, особенно при переходе в область низких температур. При этом колебание температуры в криокамере отно- сительно заданной в течение проведения опыта было в пределах 3 %. На каждое фиксирование значения температуры производилось три испы- тания. В случае, если разброс по весовому изно- су превышал 5 % относительно среднего ариф- метического, то число испытаний доводилось до пяти. На графиках в виде фиксированных точек представлены средние арифметические значения. Помимо прочего заметим, что мак- симальную достоверность по износу дает взве- шивание – фиксируется потеря массы. Вместе с тем при сравнении абразивной износостойкости сплавов различного удельного веса желательно оперировать параметрами объема (кубический миллиметр). Интенсивность изнашивания, ско- рость изнашивания (мгновенная, средняя) и дру- гие производные используются для интерпрета- ции в зависимости от цели и задач конкретного исследования. В качестве резюме отметим, что в преди- словии «Многоуровневая природа разрушения: