Зношування поверхонь деталей твердими зернами

Допустимо, що абразивні частинки входять в контакт з поверхнею металевої деталі по дотичній. Механізм зношування в цьому випадку представляється таким. Абразивні частинки пружно деформують метал, залишаючись цілими або руйнуючись. Залежно від структури абразивного матеріалу і середовища зерна можуть втиснутися в це середовище, обернутися або навіть вийти із зони контакту. Абразивна частинка вдавлюється в метал деталі, якщо вона володіє більшою твердістю, ніж металеве зерно, і міцністю достатнього для сприйняття навантаження, необхідного для втискування в метал. Частинка, що упровадилася, при русі може дряпнути ріску або зрізати мікроскопічну стружку. Різання може початися тільки при певному відношенні глибини проникнення абразиву до радіусу того, що округляє кромки, що упровадилася. Так, для сталі Ст 3 це відношення повинне бути більше 0,16 при сферичній кромці. Якби мікрорізання було провідним процесом руйнування поверхні при абразивному зношуванні, або навіть супутнім, то інтенсивність зношування була б настільки високою, що робочі органи виходили б з ладу після декількох годин роботи.

Частота впровадження абразивних частинок насправді мала, а основна кількість частинок, що упроваджуються, проводить дряпуючу дію з відтисненням матеріалу в сторони. По шляху дряпання вільна частинка може обернутися і припинити витискування матеріалу; вона може дійти до твердої структурної складової сплаву, «переступити» через неї і знов почати дряпання. Її виступ може вирвати тверду складову, обломитися, частинка може роздроблятися. Якщо зерно закріплене і обернутися не може, то в цьому випадку канавки будуть найбільш глибокими (0,001...0,02 мм) при невеликій довжині (0,05...0,5 мм).

При дряпанні дно канавки наклепується. Коли вся робоча поверхня наклепуватиме, опір впровадженню підвищитися. Якщо впровадження повністю не виключається, то після багатократної пластичної деформації наступить окрихчування матеріалу.

Дослідження по вивченню зносостійкості чистих металів і структури неоднорідних сплавів показали, що вона знаходиться в лінійній залежності від мікротвердості.

Що цікаво, так це те, що попередній наклеп не підвищує зносостійкість чистих металів і сталей.

Твердість абразивних частинок впливає на знос металів. Якщо твердість абразивних зерен значно перевищує твердість металу, то знос не залежить від різниці твердості абразиву і металу. Якщо твердість абразивних частинок вища, ніж твердість металу, то знос залежить від різниці твердості і швидко зменшується із збільшенням цієї різниці. Різке зростання зносостійкості відбувається, якщо твердість металу перевищує 60 % твердості абразиву. Це відношення називається критичним. Справжні висновки справедливі при ненаголошеній взаємодії частинки з поверхнею. При ударній взаємодії поверхні і частинки місцевий нагрів приведе до зміни механічних властивостей матеріалу і його зношуваності. Удари абразивних частинок об виступаючі зерна металевої поверхні розхитують їх зв'язки з основою і сприяють руйнуванню. Агресивне середовище, викликаючи електрохімічні процеси, інтенсифікує зношування, перетворюючи його на корозійно-механічне.