Подобное снижение исходной концентрации
С
0Н
= 10
22
(кривая
d
1
в нулевой области, слева) после теплового воздействия до уровня
С
0Н
= 10
18
и меньше характеризует упрочнение металла и совпадает
с заключением и выводами работ [12, 13].
Одной из задач данной публикации являлось доказательство то-
го, что даже пяти-десятиминутный процесс трения (при прокатке ли-
ста) является причиной наводораживания и охрупчивания материа-
лов пары трения, т.е. инициирует начало разрушения листа и валков
прокатных станов. Отсутствие значимых для металлургов источни-
ков водорода, как и высокие температуры в этом процессе, — все
это не является убедительным аргументом для опровержения излага-
емой концепции, так как валки постоянно охлаждаются водой, а для
процесса наводораживания достаточно наличие одного (!) монослоя
водорода, образованного на нагретых поверхностях валков и листов
из диссоциировавших молекул воды (даже при температурах выше
критической!).
Для определения коэффициента заполнения поверхностей пар тре-
ния атомами водорода в первом мономолекулярном слое предлагаем
воспользоваться уравнением, полученным [7, 9, 15] специально для
пар трения:
Θ
≤
pd
0
α
4
r
2
mkT
a
π
L
v
−
τ
0
e
E
a
RT
f
,
(2)
где
v
— скорость скольжения (валка по листу);
L
— среднее расстоя-
ние между вершинами микронеровностей;
τ
0
— постоянная времени,
связанная с периодом колебаний атомов на поверхности, с;
Е
a
— энер-
гия десорбции, Дж/м
2
;
Т
f
— максимальная температура (“вспышки”)
поверхности, вышедшей из контакта, K;
Т
а
— средняя температура
перед новым контактированием на наноуровне, K;
α
— коэффициент
прилипания;
k
— постоянная Больцмана;
d
0
— диаметр молекулы сор-
бата;
m
— масса молекулы сорбата (водорода), кг;
R
— универсальная
газовая постоянная.
По представленным в работе [14] экспериментально полученным
результатам это значение коэффициента заполнения составляет 0,35,
т.е. около одной трети сплошного монослоя, состоящего из молекул
водорода (в работе приведены данные по дейтерию) и покрываю-
щего поверхности, участвующие в трении. Объемная концентрация
этих молекул водорода (или его изотопов) на поверхностях составля-
ет
С
0Н
= 10
23
ат./см
3
. Вспомним, что обычная концентрация атомов
водорода в толще металла валков или прокатываемых листов имеет
значение
С
Н
= 10
17
. . .
10
19
ат./см
3
, т.е. на 5–8 порядков меньше. Из
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2013. № 3 97
