Имя заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, лауреата Государственной премии СССР, доктора технически наук, одного из основателей Института машиноведения РАН, профессора Михаила Михайловича Хрущова (1890-1972) широко известно ученым в области трибологии, материаловедения и технологии машиностроительных материалов. Он является одним из основоположников отечественной трибологической науки. Его научные интересы были чрезвычайно разнообразны: антифрикционные материалы, подшипники скольжения, смазывающие материалы и их смазывающая способность, разработка методов и приборов для исследования механических свойств поверхностных слоев и измерений малых износов, защита от изнашивания деталей двигателей внутреннего сгорания и сельхозмашин и многое другое. Созданный М. М. Хрущовым в ИМАШ РАН Научный семинар по трению и износу в машинах, носящий его имя, пользуется заслуженным авторитетом среди специалистов в области трения, износа и смазки. Настоящий сборник содержит ряд ставших классическими работ М. М. Хрущова в области трибологии и материаловедения, в числе которых монографии "Микротвердость, определяемая методом вдавливания" (1943) и "Исследования приработки подшипниковых сплавов и цапф" (1946), являющиеся в настоящее время библиографической редкостью, а также работы в области испытаний смазочных масле, методов и конструкции приборов для испытания на микротвердость, опубликованные в малодоступных современному читателю изданиях. Книга предназначена для научных работников, спирантов и инженеров, специализирующихся в области трибологии, материаловедения, микромеханических испытаний материалов и нанотехники; будет также полезна для студентов старших курсов технических вузов и всех, кто интересуется историей техники.

Описаны процессы трения и изнашивания, рекомендованы оптимальные пары материалов, наиболее эффективные конструкции сопряжений, рассмотрены принципы подбора материалов, обработки поверхностей, а также назначения режимов работы и направления оптимизации узлов трения. Для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием. исследованием и эксплуатацией машин.

Разработаны и методом порошковой металлургии изготовлены антифрикционные сплавы на основе алюминия, которые обладают достаточной пластичностью для калибровки спеченных подшипников скольжения и пригодны для упрочняющей термообработки. Технология производства самосмазывающихся подшипников апробирована в условиях промышленного производства на южнокорейском предприятии LuBo Industries Incorporation. В работе исследованы твердость, коэффициент трения, сопротивление износу и шероховатость подшипников и вала до и после трибологических испытаний.

Во 2-м томе советско-польского справочника изложены сведения о характерных узлах трения, работающих со смазочными материалами. Рассмотрены различные смазочные материалы и принципы их подбора с целью минимизации трения и изнашивания. Изложена техника смазывания элементов машин. Приведены инженерные методы расчета и оценки гидродинамической, эластогидродинамической и граничной смазки в трибологических системах: подшипниках скольжения и качения, зубчатых передачах и кулачковых механизмах. Представлены сведения о материалах деталей машин, работающих со смазыванием. Для инженеров, занимающихся разработкой, изготовлением и эксплуатацией машин и материалов.

Справочник содержит информацию о современных неметаллических полимерных машиностроительных материалах. Он создан авторским коллективом специалистов ФГУП "ЦНИИ КМ "Прометей" под руководством В. Е. Бахаревой и Г. И. Николаева. Справочник обобщает опыт большого научного коллектива и посвящен разработке новых полимерных композиционных материалов, технологии изготовления из них машиностроительных, электротехнических, корпусных деталей, теплозвукоизоляционных, конструктивно- и декоративно-отделочных материалов, а также организации промышленного производства и внедрения их в промышленность. Первая часть справочника посвящена характеристике антифрикционных полимерных материалов в триботехнике. Особое внимание уделено новым антифрикционным высокопрочным углепластикам и конструкциям на их основе. Во второй части справочника подробно описаны электротехнические радиопрозрачные полимерные композиционные материалов (ПКМ). Части третья и шестая посвящены применению звукоизоляционных, конструктивно- и декоративно-отделочных материалов, а в части седьмой - сведения по применению и свойствам лакокрасочных покрытий. Восьмая часть посвящена средствам и системам электрохимической катодной и протекторной защиты. Справочник предназначен для научных, инженерно-технических работников, научно-исследовательских институтов, машиностроительных, в том числе судостроительных и приборостроительных предприятий, работников топливно-энергетического комплекса, энергетического и тяжелого машиностроения, обслуживающего персонала гидротурбин, насосов, судовых механизмов, трубопроводов и арматуры, проектно-конструкторских организаций. Он может быть также использован в качестве учебного пособия преподавателями, аспирантами и студентами университетов.

Приведены эксплуатационные и технологические свойства антифрикционных полимеров, описаны конструкции и технология изготовления узлов трения, дан расчет подшипников скольжения из полимеров. Рассмотрены фрикционные полимерные материалы (ФПМ), их физико-механические свойства, конструкции и технология изготовления фрикционных изделий. Дана оценка допустимых режимов работы ФПМ. Второе издание (1-е изд. 1980 г.) переработано и дополнено сведениями о новых полимерах и особенностях их применения в узлах трения. Для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием, исследованием и эксплуатацией машин разных типов.

Методами спекл-интерферометрии, электронной. оптической и атомно-силовой микроскопии исследованы структура и закономерности деформирования поверхностных слоев металлов и сплавов при трении. Проанализированы причины локализации деформации. Предлагается объяснение высокой износостойкости стали Гадфильда на основе данных об эволюции структуры поверхностного слоя.

Приведены результаты экспериментальных исследований структуры поверхностных слоев материалов с покрытиями и численные расчеты, свидетельствующие о том, что под твердым слоем в матрице развивается пластическая деформация. Предложен механизм разрушения упрочненных материалов при трении, который обусловлен пластической деформацией материала подложки и фрикционным нагревом.

Представлены результаты исследований сухого трения скольжения стали Гадфильда (Г13). Изучены особенности деформирования поверхностного слоя стали в зависимости от условий испытания - низкой скорости скольжения и малом давлении, когда нормальные напряжения на поверхности трения значительно меньше напряжения текучести стали Г13. Проанализировано влияние модифицирования поверхностного слоя на характер трения и изнашивания.

На основе дискретно-континуального подхода рассмотрена модель механического взаимодействия в пятне контакта при трении скольжения. Проанализирован частотный спектр возникающих упругих волн, показано наличие частот, зависящих от шероховатости профиля взаимодействующих поверхностей. Анализ, выполненный с помощью Фурье- и вейвлет-преобразований, позволит выявить сложную структуру возникающих при трении упругих волн. Сделан вывод о том. что закономерности процесса изнашивания могут быть изучены на основе анализа соответствующих акустических спектров.

Изучены процессы изнашивания керамики на основе тетрагонального диоксида циркония, частично стабилизированного оксидом иттрия (Y-TZP), при высокоскоростном скольжении по стали без смазочного материала. Испытания проводились по схеме палец-диск до скоростей скольжения 47 м/с. Показано, что в процессе испытаний на изнашивание на поверхности керамических материалов Y-TZP и Y-TZP-Al2O3 возникают трибослои сложного состава, которые являются причиной немонотонного изменения интенсивности изнашивания. На первой стадии при увеличении скорости скольжения (от 0,1 до 4 м/с) имеет место смена типа изнашивания от нормального к катастрофическому с высокой интенсивностью изнашивания. На второй стадии (в диапазоне скоростей от 6 до 47 м/с) интенсивность изнашивания уменьшается практически до начальных значений, характерных для малых скоростей скольжения (0,1 м/с). В этом диапазоне скоростей имеет место практически безысносное трение керамик Y-TZP и Y-TZP-Al2O3.

Изучалась генерация звука при трении скольжения в отсутствие смазки. Одновременно с параметрами звука измеряли коэффициент рения. Установлена корреляция между силой звука, спектром звучания трибоузла и коэффициентом трения. Показано, что не только триботехнические свойства материалов влияют на характеристики звукового сигнала, но и возможно обратное влияние - устранение упругих колебаний в сопряжении, сопровождающихся звуком, приводит к снижению коэффициента трения.

Исследована генерация звука при трении скольжения стали Гадфильда в отсутствие смазки. Одновременно с параметрами звука измеряли коэффициент трения, изучали структуру подповерхностного слоя и морфологию частиц износа. Установлена корреляция между силой звука, спектром звучания трибоузла и коэффициентом трения. Показано, что устранение упругих колебаний в сопряжении приводит к снижению коэффициента трения. Дается интерпретация взаимосвязи динамического поведения пары трения и триботехнических характеристик.

Цель данной книги - ввести российского инженера-механика в незнакомый для него мир американского и западноевропейского машиностроения и помочь ему сориентироваться в этом мире. Это первый справочник на русском языке, полностью построенный на технических сведениях, информации и стандартах по машиностроению, используемых на Западе. Упор сделан на американских и германских стандартах. При составлении справочника автор использовал материалы из американских, европейских и японских справочников и учебных пособий, информацию их промышленных каталогов, сведения из Интернета. Основная часть информации представлена параллельно в метрической и дюймовой системе мер. Часть терминов снабжена переводом на английский язык.

Представлены токовые зависимости электропроводности и интенсивности изнашивания электроконтакта сталь/сталь 45 в условиях скольжения без смазки при плотности тока более 100 А/см2. Установлено, что увеличение содержания легирующих элементов или упрочняющих фаз в первичной структуре стали приводит к низкой прочности поверхностного слоя, что проявляется в высокой интенсивности изнашивания контакта и в катастрофическом изнашивании при низкой плотности тока.

Осуществлено сухое скольжение углеродистых сталей под воздействием переменного электрического тока контактной плотности более 100 А/см2. Показано, что контактный слой легко разрушается в сталях с высоким содержанием углерода. Это проявляется в виде низкой износостойкости по сравнению с износостойкостью низкоуглеродистых сталей. Изношенная поверхность имеет признаки появления жидкой фазы. Методами оже-спектроскопии и рентгеновского фазового анализа показано, что высокое содержание углерода в первичной структуре стали приводит к образованию большого количества гамма-Fe, а также к высокой концентрации углерода около поверхности скольжения.

Учебное пособие содержит систематизированные сведения и положения трибофизики конструкционных и инструментальных материалов, включая сведения о материалах трибосистем и триботехнологиях, строении и свойствах обработанных поверхностей, контактном взаимодействии, физике и основных видах изнашивания матералов. Рассмотрены физические основы структурной модификации, структурно-фазовые превращения и изменения триботехнических свойств стали, цветных и твердых сплавов, модификации материалов. Описаны технологии и технологическое оборудование ионной, электронной, лазерной и комплексной обработок, обеспечивающих существенное повышение износостойкости модифицируемых материалов.Для студентов физических, машино- и приборостроительных факультетов, аспирантов, научных и инженерно-технических работников.

В книге изложены вопросы теории образования покрытий из порошковых материалов. Для описания процессов формирования покрытий в режиме активированного спекания принят метод анализа с позиций термодинамики необратимых процессов. Преимущественно рассмотрены такие электрофизические методы получения покрытий, как электроконтактное припекание, электроимпульсное спекание. магнитно-импульсное припекание, электроимпульсное спекание, магтнитно-импульсное прессование. Для выбора режимов нанесения покрытий магнитно-импульсным прессованием предложена математическая модель. учитывающая диффузию электромагнитного поля и не требующая предварительного задания параметров поля. Приведены сведения по использованию разработанных технологических процессов для восстановления быстроизнашивающихся деталей дорожно-строительных, сельскохозяйственных и других машин (червячных коле, втулок подшипников скольжения), повышения стойкости прессового инструмента.

Приведены справочные сведения по расчету и конструкциям осей, валов, подшипников скольжения и качения, муфт, зубчатых, червячных, винтовых, цепных, плоских и клиноременных передач, храповых зацеплений и разъемных соединений. Справочник предназначен для инженеров и техников-конструкторов.

Исследован процесс наноконструирования медного образца в паре трения с инструментальной сталью. Проведен структурный анализ нанокристаллического слоя, образующегося при трении на поверхности образца. Предложен механизм деформации данного слоя, подобный течению вязкой неньютоновской жидкости или гранулированной среды.

Изучали акустическую эмиссию при трении стали X120Mn12 1. Измеряли коэффициент трения скольжения в отсутствие смазки и регистрировали параметры акустической эмиссии. Установлена взаимосвязь между спектром акустической эмиссии и коэффициентом трения.

Проведены исследования деформационного рельефа, образующегося на гранях [110]- и [111]-монокристаллов меди при трении и сжатии. Для [110]-монокристаллов картина сдвига в обоих случаях представлена тонким деформационным рельефом. При трении [111]-монокристаллов обнаружено отсутствие макрополос деформации, образующихся при сжатии. Расположение следов сдвига при нагружении трением локализовано в области контакта.

Изложены основные идеи метода редукции размерности, показана его эффективность для моделирования трения эластомеров с произвольной линейной реологией и жесткой шероховатой поверхностью, имеющей фрактальный рельеф. Изучено влияние времени фиксации эластомера на жесткой поверхности перед началом тангенциального движения на статический коэффициент трения. Исследовано влияние гармонических осцилляций прижимающей нормальной силы на коэффициент трения при стационарном режиме скольжения.

исследована взаимосвязь между параметрами акустической эмиссии в характером трения и изнашивания твердых нанокристаллических покрытий системы Ti-Al-N, полученных при различных напряжениях отрицательного смещения на образце. Установлена корреляция между параметрами сигналов акустической эмиссии, процессами разрушения покрытий и коэффициентом трения.

Рассмотрен акустический отклик двух различных пар трения, в которых при фрикционном контакте реализуются хрупкое разрушение и интенсивная пластическая деформация. При анализе акустических сигналов применялась методика расчета медианной частоты с использование оконного преобразования Фурье.

Получены зависимости электропроводности контакта и интенсивности изнашивания металлических материалов от плотности электрического тока в условиях трения скольжения. Установлено, что легирование основы материала приводит к ускорению разрушения поверхности трения. Методом оже-спектрометрии определено присутствие кислорода около 40 ат. % в поверхностном слое. Методом рентгенографии показано, что в поверхностном слое формируется оксид FeO, который способствует увеличению электропроводности контакта.

Изучены трибологические аспекты наноструктурирующего выглаживания стальных поверхностей деформирующим индентором, связанные с обоснованием выбора материала индентора и смазочно-охлаждающей технологической среды по критериям величины коэффициента трения в контакте «индентор - обрабатываемая деталь» и отсутствия признаков адгезионного схватывания и усталостных микротрещин, а также с установлением эффективности применения наноструктурирующего выглаживания для улучшения трибологических свойств сталей. Показаны перспективы использования инденторов из синтетического алмаза и плотного нитрида бора при реализации наноструктурирующего выглаживания коррозионностойкой стали 20X13 и цементированной стали 20Х. Установлено повышение наноструктурирующим выглаживанием сопротивления конструкционных сталей изнашиванию в условиях абразивного воздействия и трения скольжения в различных средах (смазка, вода, воздух, аргон) за счет ограничения процессов микрорезания, пластического оттеснения, усталостно-окислительного изнашивания и адгезионного схватывания.

Исследовано поведение коэффициента трения между жестким коническим индентором и эластомером с учетом локального нагрева, обусловленного диссипацией энергии при трении. Эластомер описывался моделью вязкоупругого материала Кельвина с экспоненциальной зависимостью вязкости от температуры. Показано, что коэффициент трения полностью определяется двумя безразмерными величинами, зависящими от нормальной силы, скорости скольжения, параметра температурной зависимости вязкости, а также от модуля сдвига материала, его вязкости при комнатной температуре и наклона образующей индентора. При этом одна из упомянутых безразмерных величин, не включающая скорость скольжения, определяет форму зависимости коэффициента трения от скорости скольжения. В зависимости от значения данного управляющего параметра, можно выделить области слабого и сильного влияния температуры на коэффициент трения. Для аналитического описания зависимостей коэффициента трения в области сильного влияния температуры предложено обобщение процедуры “master curve”, включающее масштабные множители как по горизонтальной, так и по вертикальной осям координат, в отличие от классического подхода, предложенного Грошем.

The paper studies tribological aspects of nanostructuring burnishing of steels. The efficiency of the process in improving the tribological properties of steels is assessed as regards the choice of an indenter material and lubricant-coolant reasoning from the friction coefficient at the “indenter-treated part” contact and from the absence of adhesive bond and fatigue microcracks. It is shown that synthetic diamond and dense boron nitride are promising indenter materials for nanostructuring burnishing of corrosion-resistant 20X13 steel and cement 20X steel. It is demonstrated that nanostructuring burnishing increases the wear resistance of structural steels under abrasive action and sliding friction in different media (lubricant, water, air, and argon) due to suppressed processes of microcutting, plastic edging, fatigue and oxidation wear, and adhesive bonding.

Проведён сравнительный металлографический анализ формирования микроструктуры металла при трении скольжения и сварке трением с перемешиванием. На примере сварного соединения алюминиевого сплава, полученного методом сварки трением с перемешиванием, показано, что микроструктура шва имеет все признаки деформированного слоя металла, образованного в результате трения скольжения, сопровождающегося схватыванием сопряжённых поверхностей.

We investigate the coefficient of friction between a rigid cone and an elastomer with account of local heating due to frictional dissipation. The elastomer is modeled as a simple Kelvin body and an exponential dependency of viscosity on temperature is assumed. We show that the coefficient of friction is a function of only two di-mensionless variables depending on the normal force, sliding velocity, the parameter characterizing the temperature dependence as well as shear modulus, viscosity at the ambient temperature and the indenter slope. One of the mentioned dimensionless variables does not depend on velocity and determines uniquely the form of the dependence of the coefficient of friction on velocity. Depending on the value of this controlling variable, the cases of weak and strong influence of temperature effects can be distinguished. In the case of strong dependence, a generalization of the classical “master curve” procedure introduced by Grosch is suggested by using both horizontal and vertical shift factors.

We numerically calculated the coefficient of friction between a rigid cone and a viscoelastic Kelvin body under step-wise change of the velocity of sliding. The time dependence of the coefficient of friction has been empirically approximated. We show that the transition process has different character for the cases of increasing and decreasing of the sliding velocity.Проведен численный расчет коэффициента трения между жестким коническим индентором и основанием Кельвина при скачкообразном изменении скорости скольжения. Построена эмпирическая оценка, аппроксимирующая зависимость коэффициента трения от времени. Показан различный характер протекания переходного процесса в случае увеличения и уменьшения скорости скольжения.