Паводзіны акіслення рэек у працэсе шліфавання
Падчас узаемадзеяння паміж абразівамі і рэйкамі пластычная дэфармацыя рэек вылучае цяпло, а трэнне паміж абразівамі і рэйкавымі матэрыяламі таксама стварае цяпло шліфавання. Шліфаванне сталёвых рэек праводзіцца ў натуральнай атмасферы, і ў працэсе шліфавання матэрыял сталёвых рэек непазбежна акісляецца пад уздзеяннем цяпла драбнення. Існуе цесная ўзаемасувязь паміж акісленнем паверхні сталёвых рэек і апёкамі рэек. Такім чынам, неабходна вывучыць паводзіны акіслення паверхні рэйкі ў працэсе шліфавання.
Паведамляецца, што былі падрыхтаваны тры тыпы тачыльных камянёў з трываласцю на сціск 68,90 МПа, 95,2 МПа і 122,7 МПа адпаведна. У адпаведнасці з парадкам трываласці тачыльнага каменя, GS-10, GS-12,5 і GS-15 выкарыстоўваюцца для прадстаўлення гэтых трох груп тачыльных камянёў. Для ўзораў сталёвых рэек, адшліфаваных трыма камплектамі тачыльных камянёў ГС-10, ГС-12,5 і ГС-15, яны адпаведна прадстаўлены РГС-10, РГС-12,5 і РГС-15. Правядзіце выпрабаванні на шліфаванне ва ўмовах шліфавання 700 Н, 600 абаротаў у хвіліну і 30 секунд. Каб атрымаць больш інтуітыўна зразумелыя эксперыментальныя вынікі, шліфавальны камень для рэек выкарыстоўвае рэжым кантакту са штыфтавым дыскам. Прааналізуйце акісляльныя паводзіны паверхні рэйкі пасля шліфавання.
Марфалогія паверхні адшліфаванай сталёвай рэйкі назіралася і аналізавалася з дапамогай SM і SEM, як паказана на мал.1. Вынікі SM шліфаванай паверхні рэйкі паказваюць, што па меры павелічэння трываласці шліфавальнага каменя колер паверхні шліфаванай рэйкі змяняецца з сіняга і жоўта-карычневага на першапачатковы колер рэйкі. Даследаванне Lin і соавт. паказалі, што калі тэмпература драбнення ніжэй за 471 ℃, паверхня рэйкі выглядае нармальнага колеру. Калі тэмпература драбнення знаходзіцца ў межах 471-600 ℃, на рэйцы з'яўляюцца светла-жоўтыя апёкі, у той час як пры тэмпературы шліфавання ў межах 600-735 ℃ на паверхні рэйкі з'яўляюцца сінія апёкі. Такім чынам, зыходзячы з змены колеру адшліфаванай паверхні рэйкі, можна зрабіць выснову, што па меры зніжэння трываласці тачыльнага каменя тэмпература шліфавання паступова павялічваецца і ступень апёку рэйкі павялічваецца. EDS быў выкарыстаны для аналізу элементнага складу паверхні адшліфаванай сталі і ніжняй паверхні абломкаў. Вынікі паказалі, што з павелічэннем трываласці шліфавальнага каменя ўтрыманне элемента O на паверхні рэйкі зніжаецца, што сведчыць аб памяншэнні звязвання Fe і O на паверхні рэйкі і зніжэнні ступені акіслення рэйкі, у адпаведнасці з тэндэнцыяй змены колеру на паверхні рэйкі. У той жа час утрыманне элемента O на ніжняй паверхні шліфавальнага смецця таксама памяншаецца з павелічэннем трываласці шліфавальнага каменя. Варта адзначыць, што для паверхні стальной рэйкі, адшліфаванай тым жа шліфавальным каменем, і ніжняй паверхні шліфавальнага смецця, утрыманне элемента O на паверхні апошняга вышэй, чым у першага. Пры адукацыі абломкаў адбываецца пластычная дэфармацыя і выдзяленне цяпла за кошт сціску абразіваў; У працэсе адтоку смецця ніжняя паверхня смецця трэцца аб пярэднюю кантавую паверхню абразіва і вылучае цяпло. Такім чынам, сумесны эфект дэфармацыі смецця і цяпла ад трэння прыводзіць да больш высокай ступені акіслення на ніжняй паверхні смецця, што прыводзіць да больш высокага ўтрымання элемента O.

(a) Нізкая трываласць шліфавальнага каменя, шліфаваная сталёвая паверхня рэйкі (RGS-10)

(b) Паверхню сталёвага рэйка адшліфавана шліфавальным каменем сярэдняй трываласці (RGS-12,5)
(c) Высокатрывалая шліфавальная паверхня сталёвай рэйкі (RGS-15)
Мал. 1. Марфалогія паверхні, марфалогія смецця і EDS-аналіз сталёвых рэек пасля шліфавання з рознай інтэнсіўнасцю тачыльных камянёў
Для далейшага даследавання прадуктаў акіслення на паверхні сталёвых рэек і змянення прадуктаў акіслення ў залежнасці ад ступені гарэння паверхні рэйкі была выкарыстана рэнтгенаўская фотаэлектронная спектраскапія (XPS) для выяўлення хімічнага стану элементаў у прыпавярхоўным слоі шліфаваных сталёвых рэек. Вынікі паказаны на мал.2. Вынікі аналізу поўнага спектру паверхні рэйкі пасля шліфавання тачыльнымі камянямі рознай інтэнсіўнасці (мал. 2 (а)) паказваюць, што на шліфаванай паверхні рэйкі ёсць пікі C1s, O1s і Fe2p, а працэнт атамаў O памяншаецца з павелічэннем ступень апёку паверхні рэйкі, якая адпавядае карціне вынікаў аналізу ЭДС на паверхні рэйкі. З-за таго, што XPS выяўляе элементарныя станы каля павярхоўнага пласта (каля 5 нм) матэрыялу, існуюць пэўныя адрозненні ў тыпах і змесце элементаў, якія выяўляюцца поўным спектрам XPS, у параўнанні з падкладкай сталёвых рэек. Пік C1s (284,6 эВ) у асноўным выкарыстоўваецца для каліброўкі энергій сувязі іншых элементаў. Асноўным прадуктам акіслення на паверхні сталёвых рэек з'яўляецца аксід Fe, таму падрабязна аналізуецца вузкі спектр Fe2p. Малюнкі 2 (b) - (d) паказваюць аналіз вузкага спектру Fe2p на паверхні сталёвых рэек РГС-10, РГС-12,5 і РГС-15 адпаведна. Вынікі паказваюць, што ёсць два пікі энергіі сувязі пры 710,1 эВ і 712,4 эВ, прыпісаныя Fe2p3/2; Ёсць пікі энергіі сувязі Fe2p1/2 пры 723,7 эВ і 726,1 эВ. Спадарожнікавы пік Fe2p3/2 знаходзіцца на 718,2 эВ. Два піка пры 710,1 эВ і 723,7 эВ можна аднесці да энергіі сувязі Fe-O у Fe2O3, а пікі пры 712,4 эВ і 726,1 эВ можна аднесці да энергіі сувязі Fe-O у FeO. Вынікі паказваюць, што Fe3O4 Fe2O3. Тым часам не было выяўлена аналітычнага піка пры 706,8 эВ, што сведчыць аб адсутнасці элементарнага Fe на паверхні рэйкі.

(а) Поўны аналіз спектру

(б) РГС-10 (сіні)

(c) РГС-12,5 (светла-жоўты)

(d) РГС-15 (арыгінальны колер стальной рэйкі)
Мал.2. XPS аналіз паверхняў рэек з рознай ступенню апёку
Працэнтныя долі плошчы пікаў у вузкім спектры Fe2p паказваюць, што ад RGS-10, RGS-12,5 да RGS-15 працэнты плошчаў пікаў Fe2+2p3/2 і Fe2+2p1/2 павялічваюцца, у той час як працэнты плошчаў пікаў Fe3+ 2p3/2 і Fe3+2p1/2 памяншаюцца. Гэта сведчыць аб тым, што па меры памяншэння ступені апёку паверхні рэйкі ўтрыманне Fe2+ у прадуктах акіслення паверхні павялічваецца, а ўтрыманне Fe3+ памяншаецца. Розныя кампаненты прадуктаў акіслення прыводзяць да розных колераў зазямлення. Чым вышэй ступень апёку паверхні (сіні), тым вышэй утрыманне прадуктаў Fe2O3 у аксідзе; Чым ніжэй ступень апёку паверхні, тым вышэй утрыманне ў прадуктах FeO.