Зношування в результаті викрошування знов утворюваних структур

За важких умов роботи на поверхнях тертя відбуваються фізико-хімічні зміни. Вони є результатом пластичної деформації, підвищення температури шарів металу, прилеглих до зони контакту, подальшого швидкого охолоджування і хімічної дії навколишнього середовища. Ці фізико-хімічні зміни, що полягають в утворенні нових структур, в свою чергу змінюють вид взаємодії і характер руйнування поверхонь.

На поверхнях тертя сталевих і чавунних деталей іноді утворюються блискучі білі плями і смуги, що повністю або майже не труяться звичайними металографічними реактивами,. Ці утворення, відкриті В.П. Кравз-Тарнавськім (1928 р.) одержали найменування білого шару. Твердість білих шарів того ж порядку, що і матеріалу деталі, але можуть бути значно вище твердості мартенсіту середньовуглецевої сталі. Шар відрізняється високою крихкістю. Структура шару високодисперсна. Залежно від умов утворення білі шари можуть складатися з мартенсіту, суміші аустеніту і мартенсіту, цементіту і фериту і інших поєднань структур. Може трапитися, що на одній деталі будуть різні по структурі білі шари. Утворення білого шару зобов'язане швидкотечному термічному або хіміко-термічному процесу.

Процес виникнення і розвитку білого шару на поверхнях тертя представляється наступним. На окремих ділянках фактичного контакту відбувається інтенсивна пластична деформація, що супроводжується значним тепловиділенням. Теплота, концентруючись в поверхневих мікрооб'ємах, створює великий температурний градієнт по глибині. В результаті швидкості нагріву і охолоджування мікрооб'ємів більше, ніж при термічній обробці. Підвищення температури в окремі моменти вище за критичну крапку приводить до утворення аустеніту з ферріто-цементітної суміші. Подальше різке охолоджування – до появи гартівних структур, які надалі, піддаваючись пластичній деформації і періодичній дії температурного чинника, переходять в білий шар.

У утворенні білого шару може брати активну участь повітря, змащувальний матеріал, зв'язана деталь. Зустрічаються білі шари, що містять азот і кисень, а також насичений вуглецем аустеніт і складного складу карбіди. Осередок з підвищеним вмістом вуглецю на поверхні утворюється в результаті дифузії його з глибших шарів матеріалу або розкладання змащувального масла. Пластична деформація стимулює дифузійну активність металу, як через утворення мікро- і субмікродефектів, так і через достатньо значних переміщень металу і оголення ювенільних поверхонь.

Одночасно з утворенням білого шару виникає система внутрішніх напруг, яка спільно з робочими напругами приводить до розтріскування шару і викрошуванню його окремих частинок. Продукти зносу, потрапляючи в зазори між зв'язаними деталями, можуть викликати інтенсивне зношування, що доходить до катастрофічного.

Білі шари утворюються на робочих поверхнях рейок і бандажів коліс локомотивів і вагонів, на зубах шестерень, підшипниках кочення, поршневих кільцях двигунів внутрішнього згорання. Білі шари можуть з'явитися в процесі заїдання деталей, виготовлених з чавуну або високовуглецевих сталей, а також при ударах. Білий шар виявляється при обробці сталей на швидкостях різання 12...27 м/хв., при шліфувальних опіках, наклепу, а також під впливом гарячих газових струменів. Чим більше вуглецю міститься в сталі, тим більше білий шар. Білий шар є яскравим проявом утворення нових структур при терті.

Крім нього, в процесі тертя у зв'язку з температурним чинником можливі: коагуляція структурних складових, гарт і відпустка і це може привести до утворення ультрамікроскопічних тріщин.

На вкладишах підшипників з антифрикційним шаром олов'яного бабіту іноді утворюється, що нагадує на вигляд нагар, тверда кірка, непіддатлива дії напилка або шабера. Така кірка найчастіше зустрічається в рамових, мотильових і головних підшипниках дизелів. За даними хімічного аналізу, вона містить оксиди олова, міді, сурми і невеликої кількості вуглецевих речовин. Твердість кірки визначається змістом найбільш твердого з оксидів – оксиду олова. Причини утворення кірки – місцеві перегріви поверхні тертя, що повторюються, унаслідок недостатнього змазування або наявності повітря в маслі. Ця кірка володіє високою зносостійкістю, проте при руйнуванні її, крупні частинки діятимуть як абразив.