Строение поверхностного слоя твердых тел и происходящие в нем явления играют особую роль для протекания большинства процессов старения и разрушения материалов. Состояние поверхностного слоя определяет процессы, возникающие при взаимодействии с другим телом или с окружающей средой, например, при износе, контактной деформации, усталости и т.д. Кроме того, многие виды разрушения всего тела детали начинаются с поверхности и зависят от ее состояния.
Особое влияние поверхностного слоя материала на работоспособность связано со следующими причинами:
1) поверхностный слой твердого тела наделен избытком энергии т.к. молекулы и атомы, находящиеся у поверхности, имеют свободные связи, которые способствуют возникновению следующих явлений: а) поглощение (адсорбция); б) сцепление (когезия); в) прилипание (адгезия); г) смачивание и т.д.;
2) поверхностный слой формируется в результате разнообразных технологических процессов, которые не только образуют необходимую форму поверхности, но и вызывают ряд побочных явлений, изменяющих свойства твердого тела у его поверхности;
3) в процессе эксплуатации идет непрерывное изменение параметров поверхностного слоя в большей степени, чем во всей детали.
Прежде чем рассматривать процессы, протекающие в поверхностных слоях, необходимо оценить параметры, которые характеризуют их состояние, а именно:
- геометрию поверхностного слоя, включая микрогеометрию и отдельные дефекты поверхности;
- напряжения, возникающие в поверхностных слоях как на отдельных участках, так и в микрообъемах;
- структуру поверхностного слоя как следствие пластической деформации, температурных явлений, окислительных процессов и т.д.;
- структуру прилегающих к поверхности адсорбированных тонких слоев смазки с учетом ориентированных молекул поверхностно-активных веществ.
