Контроль качества покрытий. Определение механических свойств (твердости) покрытий, страница 2

Необходимые условия при измерении микротвердости — плавное увеличение нагрузки до заданного значения и постоянство приложенной нагрузки Р в течение установленного времени. При испытании на микротвердость применяют одну из следующих нагрузок, Н: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0. При выборе нагрузки в случае однородного испытуемого материала исходят из толщины испытуемого материала (минимальная толщина образца или слоя должна быть больше длины диагонали отпечатка в 1,5 раза). Расстояние от центра отпечатка до края образца должно быть не менее двойной длины диагонали отпечатка.

При оценке средней твердости структурно неоднородного материала длина диагонали отпечатка должна быть существенно больше размеров структурных составляющих материала. Испытания в разных точках образца с постоянной степенью неоднородности при правильном выборе нагрузки должны давать одинаковые результаты. При оценке твердости отдельных структурных составляющих сплава размер диагонали отпечатка должен быть достаточно мал по сравнению с размером кристаллита испытуемого материала. Однако при малых размерах отпечатков (длина диагонали 20; 10 и 5 мкм) погрешность измерения твердости может достигать 5; 10 и 20 %, поэтому необходимо увеличение числа идентичных испытаний для получения достаточно надежного среднего результата.

II. Определение механических свойств покрытий. Изнашивание

Изнашивание — это изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности вследствие разрушения поверхностного слоя изделия, в частности при трении. Износостойкость — это способность материала (детали, сочетания сопряженных деталей) оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях эксплуатации или испытаний.

В соответствии с ГОСТ 27674-88 различают следующие виды изнашивания: механическое (абразивное, гидро- или газоабразивное, гидро- или газоэрозионное, кавитационное, усталостное, при заедании), коррозионно-механическое (окислительное, при фреттинг-коррозии), при действии электрического тока (электроэрозионное).

Каждому виду изнашивания соответствуют определенные закономерности развития процесса. В зависимости от вида изнашивания выбирают конкретные меры его предупреждения. Испытания на изнашивание можно проводить с исследовательскими целями, например для изучения явления, и с практическими, например, для проверки способов повышения износостойкости материала детали, для выбора материала-заменителя и др.

На технологические процессы получения и работоспособность покрытий оказывают влияние:

- параметры распыляемой поверхности (свойства материала, коэффициент распыления, параметры шероховатости);

- состояние подложки (свойства материала, твердость, параметры шероховатости, отклонение от правильной геометрической формы);

- характеристики наносимого покрытия (адгезия, состав, толщина и равномерность распределения по толщине);

- параметры режима испытаний и эксплуатации (температура и состав среды, долговечность покрытия, коэффициент трения).

Можно сформулировать основное правило для выбора методики лабораторных испытаний материала на изнашивание: при испытаниях на лабораторной машине трения необходимо воспроизводить ту же совокупность основных условий на поверхности, которая характерна для эксплуатации детали и обеспечивает для одного и того же материала идентичность процессов изнашивания. Для правильного выбора условий испытаний необходимо предварительно выявить условия работы материала детали (вид смазочного материала, скорость скольжения, давление, характер нагружения, температура около поверхности трения, вид изнашивания).

Лабораторные машины для испытаний на изнашивание подразделяют на следующие группы: машины, воспроизводящие определенный заданный вид изнашивания; машины, воспроизводящие определенное заданное сочетание условий трения; машины универсального типа; машины, предназначенные для испытаний в частных условиях трения (отличные от условий для машин двух первых групп).

Напряжения, сохраняющиеся в теле в течение длительного периода после устранения вызвавших их причин, называют остаточными или собственными. Причина возникновения остаточных напряжений — воздействие различных физико-химических и термомеханических факторов, которые вызывают в материале необратимые процессы, такие как неоднородная пластическая деформация, фазовые превращения, диффузия и др.

Остаточные напряжения могут приводить:

- к преждевременному разрушению деталей в процессе эксплуатации вследствие наложения на эксплуатационные напряжения;

- к возникновению объемного напряженного состояния (например, при сварке, литье), приводящему к образованию трещин в сварных швах;

- к стимулированию коррозионно-окислительных процессов, а при наличии напряжений растяжения к коррозионному растрескиванию материалов под напряжением.