Будова поверхневих шарів

В результаті вищеописаних процесів на робочих поверхнях деталей формуються шари складної структури, які містять переважно чотири складові (рисунок 2.18). Верхня частина 1(h ~0,3 нм) являє собою прошарок адсорбованих молекул рідин і газів, включаючи ПАР. Наступний прошарок 2 складається з оксидів. Його товщина звичайно порядку 10 нм. Сюди ж входять пилевидні включення, продукти зносу інструменту. Прошарок 3 (h ~5000 нм) складається з кристалітів, що змінились під дією пластичної деформації і температури. Саме він і визначає експлуатаційні властивості (зносостійкість) деталі. Далі слідує основа 4, не порушена обробкою. Чим глибше поширюється пластична деформація, наприклад, при обробці різанням, розкочуванні, калібруванні, тим товстіший прошарок 3. При викінчувальних операціях найбільшої товщини цей прошарок досягає при лезовій обробці. У таблиці 2.3 приведені дані про властивості прошарку 3.

При шліфуванні та поліруванні між прошарками 2 і 3 можлива поява додаткового прошарку товщиною до 5 нм, що складається із дрибних структурних утворень, які важко ідентифікувати, оскільки більшість із них не мають завершеної кристалічної гратки. Такий аморфний прошарок називають шаром Бейльбі.

Рисунок 2.18 - Будова поверхневого шару

Ювенільна поверхня. Лише за умов повної відсутносі на поверхні твердого тіла інших атомів та молекул поверхня твердого тіла визначається як «фізично чиста» або «ювенільна». Фізико-хімічні властивості ювенільних поверхонь відрізняються від властивостей металів з адсорбційними поверхневими шарами. Наприклад, сталеві ювенільні поверхні характеризуються коефіцієнтом тертя ковзання, що досягає багатьох одиниць; такі поверхні характеризуються власними опричними константами, значеннями контактних потенціалів, особливими хімічними та каталітичними властивостями. Ювенільну поверхню твердого тіла можна одержати шляхом руйнування його цілісності (злам, різання), сильного нагріву у високому вакуумі, при обробці абразивним порошком.

Однак поверхня твердого тіла може зберігати ювенільні властивості лише в умовах високого вакууму або атмосфері інетного газу. В навколишньому середовищі поверхня втрачає ювенільні властивості внаслідок взаємодії з атомами та молекулами середовища. Така взаємодія може бути і наслідком хімічних реакцій (окислення), і результатом Ван-дер-Ваальсової адсорбції.