Изменения физических свойств конструкционных и эксплуатационных материалов при низких температурах

Низкие температуры воздуха, воздействуя на материалы деталей, вызывают изменение их физических свойств. Например, при температуре от минус 40—30° С и ниже ударная вязкость углеродистых сталей резко уменьшается. При температуре минус 40° С и ниже детали, изготовленные из стали с присадками кремния и марганца (листы рессорные, пружины и др.), чугуна (головка цилиндров, кожух сцепления, картеры коробки передач и раздаточной коробки), становятся очень хрупкими.

Рис. Изменение ударной вязкости углеродистой стали от температуры: 1 — стали 45; 2 — стали 38XA

Оловяно-свинцовые припои при температуре минус 45° С и ниже разрушаются и превращаются в порошкообразную массу, отстающую от мест спая.

У вкладышей подшипников дизельных двигателей, залитых свинцовистой бронзой марки СБ-30, при температуре от минус 20° С и ниже из-за разности коэффициентов объемного расширения стального основания, слоя свинцовистой бронзы и головки шатуна, искажается кольцевая форма зазора, в результате чего зазор между шейкой вала и вкладышем подшипника уменьшается почти вдвое.

Уменьшение зазора нарушает при пуске двигателя нормальную подачу масла к подшипникам, что приводит к местному повышенному нагреву слоя свинцовистой бронзы, доходящему в некоторых случаях до +200—250° С, к разрушению рабочих поверхностей вкладыша подшипника, образованию кольцевых рисок и повышенному износу шейки коленчатого вала.

Под воздействием низких температур детали, изготовленные из некоторых сортов резины, особенно в нерабочем состоянии, теряют эластичность, упругость, и на их поверхности образовываются трещины, а при воздействии более низких температур (минус 40° С и ниже) наблюдается стеклование (подобие кристаллизации) резины, что вызывает повышенную хрупкость и их разрушение при работе под нагрузкой без предварительного разогрева.

На автомобильных шинах и деталях, изготовленных из резины и находящихся под нагрузкой, при стоянке автомобилей при низких температурах появляются остаточные деформации.

На рисунке приведены данные изменения механических свойств резины СКВ (для шин), изготовленной из натрий-бутадиенового каучука.

Рис. Изменение механических свойств резины СКВ, изготовленной из натрийбутадиенового каучука, под воздействием низких температур (по данным И. В. Бородина и А. К. Никитина): а — чистые смеси; б — смеси с улучшающими наполнителями

При потере шинами упругости ухудшается их сцепление с поверхностью дороги, в результате чего до разогрева шин возможно буксование ведущих колес даже на ровных участках укатанной снежной или обледенелой дороги. Для устранения остаточных деформаций и возвращения резине первоначальных механических свойств необходим разогрев ее до температуры не меньше чем + 10° С.

Отдельные детали, изготовленные из пластических масс, при низких температурах также разрушаются, образуя трещины, сколы и отставания от металлического каркаса.

При понижении температуры в значительной степени ухудшаются основные физические свойства бензина, дизельного топлива, различных сортов масел для двигателя, смазок, жидкостей для амортизаторов и т. д.