Actual Problems in Machine Building 2018 Vol. 5 No. 1-2

Actual Problems in Machine Building. Vol. 5. N 1-2. 2018 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 140 монокристалла стали Гадфильда можно управлять механизмом деформации (скольжением и двойникованием) и задавать активность действующих систем сдвига. Большой интерес в трибологических исследованиях представляет регистрация колебаний ультразвуковой частоты (сигналы акустической эмиссии), которые возбуждаются при пластической деформации и появлении трещин в поверхностном слое при трении, адгезионном схватывании, отделении частиц износа, появлении и отслоении оксидных пленок [15-21]. Соответствие акустической эмиссии характеру трения позволяет применять ее в качестве метода диагностики контактных узлов и получать информацию о состоянии поверхностей трения по интенсивности и частотному спектру ультразвукового сигнала. Таким образом, использование сигналов акустической эмиссии дает возможность контролировать механизм износа в трибосопряжениях. Установление связи параметров сигнала акустической эмиссии и процессов деформации и износа стали Гадфильда при трении скольжения является актуальной задачей. Использование монокристаллов позволяет проследить влияние кристаллографической ориентации осей нормального давления и трения на процессы износа. Материал и методика Образцы монокристаллов стали Гадфильда, выращенные по методу Бриджмена, имели размер 10.0х3.6х3.6 мм и аустенитную структуру после закалки. Трение скольжения со скоростью 0,1 м/с осуществляли на трибометре TRIBOtechnik по схеме «палец-диск» при комнатной температуре. Испытывали монокристаллы с ориентацией осей сжатия и трения при давлении 2,5 МПа и 1,25 МПа – для и , соответственно. Деформационный рельефа изучали на конфокальном лазерном сканирующем микроскопе Olympus LEXT OLS4100. Акустическую эмиссию регистрировали при помощи модуля ЭЯ-2 разработки Тольяттинского госуниверситета. Результаты и обсуждение Для монокристаллов с ориентацией оси сжатия и оси трения характерным является развитие деформационных процессов как от действия силы нормального давления (сжатия), так и от действия силы трения. Развитие деформации осуществляется путем скольжения по плоскостям {111}. На зависимости коэффициента трения от расстояния можно выделить область приработки, которая характеризуется большими колебаниями величин коэффициента трения и сигнала акустической эмиссии. Прирост величины огибающей сигнала АЭ обусловлен большим числом актов деформации на этой стадии, происходящих при интенсивном формировании и разрушении контактных площадок, отделении и отрыве частиц износа. В области установившегося трения наблюдаются небольшие колебания коэффициента трения и сигнала АЭ. Явление периодических колебаний коэффициента трения связано с окислительным механизмом изнашивания образца. В процессе трения поверхностный слой образца деформируется, а затем разрушается с отделением мелких оксидных и металлических частиц. Анализ фреймов, регистрируемого сигнала АЭ, показал существенные различия в виде амплитудно-частотных характеристиках сигналов, относящихся к областям приработки и установившегося трения. Анализировали характерный сигнал АЭ (а), интенсивность мощности спектра (б) и изменение центральной частоты сигнала (в) (рис. 1). Для этапа приработки характерными являются сигналы с невысокой амплитудой и ярко выраженным единичным всплеском – burst type signals. На этапе установившегося трения происходит увеличение амплитуды сигнала и количества всплесков. Фрейм сигнала