Фазовые и структурные превращения при трении в вакууме

При трении сталей в вакууме, когда исчезает защитное действие оксидных и адсорбированных слоев, единственным фактором, позволяющим уменьшить трение и изнашивание, является фрикционное упрочнение поверхностного слоя в результате образования высокотвердых метастабильных структур.

Формирование вторичных структур происходит на отдельных пятнах контакта, вследствие чего фрикционное упрочнение поверхности оказывается неоднородным.

Защитное действие слоя высокотвердых вторичных структур было ранее обнаружено Н. Велшем и исследовано в работах при трении стали на воздухе в условиях тяжелого нагружения. Значения внешних параметров трения (скорости скольжения, контактного давления), при которых на воздухе или в вакууме в сталях образуется белая зона, а также указан ее фазовый состав по данным различных авторов. При трении на воздухе для образования белой зоны требуются повышенные энергетические затраты, в то время как в условиях вакуума ее формирование происходит при значительно меньших значениях внешних параметров трения.

Следовательно, активное адгезионное взаимодействие в вакууме поверхностей в отсутствии оксидных и адсорбционных пленок, приводящее к интенсивной пластической деформации и повышенному выделению тепла, облегчает образование белой зоны. Аналогичное явление наблюдалось при трении в инертных средах.

По данным различных авторов, в состав белой зоны всегда входит особый «мартенсит», отличающийся от обычного мартенсита закалки. В ряде случаев в белой зоне было обнаружено увеличенное количество остаточного аустенита, а в отдельных случаях мелкодисперсные карбиды.