Контактное циклическое нагружение (контактная усталость)

Исследования контактной усталости металлов в основном освещают распределение напряжений и процессы возникновения и развития механических повреждений в виде выкрашиваний, как результат механических воздействий. Однако наблюдаются и значительные локальные изменения структуры, которые, по-видимому, и вызывают повреждения деталей.

При контактном циклическом нагружении подшипников в поверхностной области локализации касательных напряжений электронно-микроскопически Дж. Мартином обнаружены светлотравяшиеся участки и рядом светлые линзовидные залегания. Количество и размеры этих участков возрастали со временем работы подшипника. После высокотемпературного отпуска подшипников в интервале температур от 450 до 700°С в указанных областях выделялись карбиды. При электронно-микроскопическом исследовании на просвет в светлотравящихся участках обнаружена ячеистая структура с размером ячейки 0,1 мкм. Однако природа этих образований не была детально изучена.

Методом количественной металлографии Дж. Бухвальд и Р. Геккель показали, что при испытании на контактную усталость внутренних колец радиальных подшипников в подповерхностном слое дорожки имелись структурные изменения. Испытывали кольца из стали, закаленные и отпущенные при 235° С в течение 4 ч. В районе максимальных структурных изменений металлографически выявлены светлотравяшиеся участки и линзовидные образования. Аналогичные явления наблюдали после контактного циклического нагружения колец шарикоподшипников из стали того же состава, термически обработанных по тому же режиму на ту же твердость. В электронном микроскопе путем исследования на просвечивание наблюдали «светлотравящиеся» полосы, свободные от карбидов, и по их границам линзовидные карбиды.