POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Maszyn Roboczych i Transportu Dr inż. Lech STARCZEWSKI WODOROWE ZUŻYWANIE CIERNYCH ELEMENTÓW MASZYN* * wykład habilitacyjny dr. Lecha Starczewskiego w Wydziale Maszyn Roboczych i Transportu POLITECHNIKI POZNAŃSKIEJ Poznań 2003 Szanowny Panie Dziekanie, Wysoka Rado! Mam zaszczyt przedstawić najważniejsze tezy mojej rozprawy habilitacyjnej pt.: "Wodorowe zużywanie ciernych elementów maszyn". 1. GENEZA TEMATU Pracując w Wojskowym Instytucie Techniki Pancernej i Samochodowej w Sulejówku zajmowałem się między innymi problemami zużywania elementów par tarcia węzłów kinematycznych różnych obiektów technicznych (rys.1). Wśród nich szczególne miejsce stanowiły elementy cierne hamulców i sprzęgieł. W urządzeniach tych parę tarciową stanowi układ materiałów: kompozyt cierny - metal. Rys.1. Układy cierne obiektów technicznych. W tych skojarzeniach, w czasie ich eksploatacji obserwuje się często występowanie - niespotykanych w innych parach tarcia - postaci niszczenia powierzchni tarcia. Są to liczne pęknięcia i wykruszenia powierzchni ciernej metalu oraz wykruszenia i nanoszenia metalu na powierzchnię cierną kompozytu (rys. 2÷6). Taki stan jest niebezpieczny, ponieważ grozi obniżeniem trwałości węzła kinematycznego maszyny i jej awarią, a w przypadku samochodu zagrożeniem bezpieczeństwa w ruchu drogowym. Rys.2. Siatka mikropęknięć na odsłoniętej powierzchni metalu tarczy hamulcowej (x400). a) b) Rys.3. Powierzchnia tarcia partnera metalowego z widocznymi wyrwaniami (a) (x1000) i mikropęknięciami (b) (x250). Rys.4. Przykład pęknięcia biegnącego po płatkach grafitu w obszarach przypowierzchniowych bębna hamulca (x500, x100). Rys.5. Pęknięcia na tarczy sprzęgła mokrego kojarzonego ze spiekiem miedzi (x1000, x500). Rys.6. Wyspowo naniesiony metal na powierzchnię kompozytu. Ponieważ zaobserwowane objawy nie odpowiadały typowym, dla układów ciernych, postaciom zużycia tj. zużyciu ściernemu, adhezyjnemu i cieplnemu, eksperci w swoich pracach ograniczali się do lakonicznego stwierdzenia," uszkodzenia są skutkiem współpracy z kompozytem ciernym". 2. STAN WIEDZY Intensywne poszukiwania wyjaśnienia przyczyn tych nietypowych uszkodzeń, głównie na powierzchni tarcia elementu metalowego, doprowadziły do następującego spostrzeżenia: postać morfologiczna zniszczonej warstwy wierzchniej metalu odpowiada skutkom kruchości wodorowej, tj. procesowi, który zachodzi w metalu w skutek działania stacjonarnego środowisko korozyjnego. Mechanizm kruchości wodorowej wyjaśnia się w oparciu o trzy grupy zjawisk: adsorpcję z otoczenia wodoru na powierzchnię metalu; dyfuzję i kumulację wodoru w głąb metalu prowadzącą do znacznego jego stężenia w sieci krystalicznej, często powyżej krytycznego dla metalu; obniżenie plastyczności i niszczenie struktury metalu pod wpływem zewnętrznych obciążeń. Rys.7. Różnice w procesach zużywania warstwy wierzchniej metalu. W odniesieniu do skojarzeń ciernych, nasuwały się wątpliwości. O ile objawy odpowiadały skutkom kruchości wodorowej to jednak otoczenie nie odpowiadało warunkom tego procesu (rys.7). Dopiero przeprowadzone analizy warunków tarcia oraz składów materiałów ciernych wskazywały na okoliczności sprzyjające wydzielaniu się wodoru. I tak wodór zawierają: kompozyt cierny (napełniacze organiczne, polimerowe lepiszcza); metal pary ciernej; otoczenie (np. wilgoć). Analiza stanu wiedzy wykazała, że jest niewiele modeli opisujących proces wodorowego niszczenia metalu z udziałem tarcia. Są to modele: Kragielskiego, Garkunowa, Polakowa, Łunarskiej, Zaborskiego, Kuli. W pewnym tylko zakresie, dotyczącym samego mechanizmu niszczenia materiału bazują na zjawiskach charakterystycznych dla kruchości wodorowej, ale rolę inicjującą wiążą z tarciem. Tę odmienność wodorowego niszczenia metalu nazwano wodorowym zużywaniem i przyjęto dla tego procesu następujące określenie: Wodorowe zużywanie jest procesem fizykochemicznym, w którym odkształcona tarciem warstwa wierzchnia metalu jest narażona na działanie wodoru, uwolnionego z materiałów pary tarcia pod wpływem tegoż tarcia. Skutkiem tego są procesy dekohezji i zmian własności plastycznych warstwy wierzchniej elementu metalowego. W wodorowym zużywaniu metalu zachodzą dwa mechanizmy niszczenia: niszczenie przez rozdrabnianie tarciem struktury w skutek zmian własności plastycznych warstwy wierzchniej; niszczenie przez pękanie (dekohezję) wskutek osłabienia więzi strukturalnej materiału. Jednak mechanizmy te nie są w pełni potwierdzone. Ponieważ brak jest, szczególnie dla układów ciernych, udokumentowanego logicznego ciągu zdarzeń. Ten stan sprawia, że przedstawiane dotychczas mechanizmy niszczenia warstwy wierzchniej metalu w procesie tarcia są tylko mechanizmami prawdopodobnymi, wyprowadzonymi z aktualnego stanu wiedzy w zakresie oddziaływania wodoru z ciałami stałymi. Podstawową trudnością w zbieraniu dowodów są pomiary wodoru w procesie tarcia. Z analizy stanu wiedzy można wysunąć następujące konkluzje: brak jest udokumentowanych relacji pomiędzy stymulowanymi tarciem procesami: uwalniania się wodoru ze składników par ciernych, a mechanizmami wodorowego zużywania metalu; brak metod badania udziału wodoru w procesie tarcia; dotychczas nie opracowano skutecznych, zweryfikowanych eksperymentem metod zapobiegania procesowi wodorowego zużywania w odniesieniu do par ciernych. Założyłem następujący model procesu wodorowego zużywania metalu w parach ciernych (rys.8): Rys.8. Model procesu wodorowego zużywania metalu w parach ciernych. W modelu parę cierną stanowi układ materiałów: metal - kompozyt cierny. Powierzchnia tarcia przebiega przez obszar złożony z produktów cieplnego rozpadu kompozytu, produktów ścierania metalu i kompozytu oraz produktów zużywania wodorowego. Obszar ten jest "reaktorem chemicznym", z którego w wyniku reakcji tribochemicznych uwolni się wodór. Tarcie jest inicjatorem procesów, których skutkiem jest wodorowe zużywanie. W modelu zachodzą relacje: tarcie powoduje mechaniczny i cieplny rozpad kompozytu inicjując reakcje tribochemiczne, w wyniku których uwalnia się wodór; tarcie aktywuje warstwę wierzchnią poprzez ścieranie i odkształcanie, tworząc warunki dla adsorpcji i wnikania wodoru do WW; tarcie wywołuje powstanie gradientów temperatury, naprężeń, dyslokacji, potencjału elektrycznego, a więc bodźców uruchamiających transport wodoru w WW; tarcie cyklicznie odkształca WW i sprzyja kumulacji w niej wodoru, co skutkuje uruchomieniem mechanizmów jej niszczenia. Wskazane w modelu relacje wymagały znalezienia odpowiedzi na następujące podstawowe dla procesu pytania: Czy w procesie tarcia może uwolnić się wodór w wyniku mechanicznej i cieplnej destrukcji składników kompozytu ciernego i wniknąć do metalu? Czy wodór, który uwolni się w kolejnych cyklach tarcia zakumuluje się w warstwie wierzchniej metalu i osiągnie wartość krytyczną? Gdzie w strukturze metalu będzie się lokował wodór i jak wpływał na mechanizm niszczenia warstwy wierzchniej? Jak przeciwdziałać wodorowemu zużywaniu warstwy wierzchniej elementu metalowego? 3. CELE PRACY Wyznaczyłem następujące cele pracy: poznawczy: zbadanie relacji pomiędzy: ilością wodoru dopływającego do obszaru tarcia; kinetyką jego dyfuzji; kumulacją i miejscami koncentracji w warstwie wierzchniej, a mechanizmami i rozwojem wodorowego zużywania metalu; techniczny: określenie możliwości skutecznego zapobiegania wodorowemu zużywaniu i sprawdzenie praktyczne przyjętych rozwiązań technologicznych. 4. PROGRAM BADAŃ Ze względu na eksperymentalny charakter pracy badania wykonałem w trzech etapach. Badania wstępne — dobór metod pomiarów; Badania zasadnicze — mechanizm wodorowego zużywania; Badania weryfikacyjne — sprawdzenie przyjętych rozwiązań technicznych. W badaniach wstępnych dokonałem doboru możliwych do zastosowania znanych metod pomiarowych oraz opracowałem nowe metody badań. W badaniach zasadniczych, istotnych ze względu na uzyskanie odpowiedzi na postawione pytania i osiągnięcie założonego celu poznawczego, wykonałem: pomiary emisji wodoru w procesie tarcia i jego dyfuzji przez metal — zastosowałem własną metodę z wykorzystaniem elektrochemicznej sondy próżniowej; pomiary kumulacji wodoru w warstwie wierzchniej po procesie tarcia — zastosowałem własną metodę z wykorzystaniem ekstrakcji próżniowej; pomiary koncentracji wodoru w warstwie wierzchniej — zastosowałem własną metodę z wykorzystaniem optycznej spektrometrii emisyjnej; analizę morfologiczną postaci uszkodzeń warstwy wierzchniej metalu po eksperymencie — zastosowałem metodę mikroskopii skaningowej z mikroanalizą. Wykonałem następujące układy pomiarowe i oprzyrządowanie: elektrochemiczną sondę próżniową do pomiaru w procesie tarcia wodoru przechodzącego przez metalową membranę (rys.9); Rys.9. Rysunek przedstawia uchwyt mocujący metalową membranę wraz z króćcem próżniowym sondy elektrochemicznej. Powyżej przedstawiono schemat pomiaru. Wielkość prądu w komorze próżniowej jest miarą intensywności desorpcji wodoru. Wodór z procesu tarcia przenika przez metalową membranę i desorbuje się w zbiorniku wodoru sondy. Wartość prądu pomiędzy elektrodami jest miarą intensywności desorpcji wodoru. stanowisko tribologiczne do badania dyfuzji i stężenia wodoru w warstwie wierzchniej (rys.10); Rys. 10. Rysunek przedstawia stanowisko badawcze. Widoczna sonda elektrochemiczno próżniowa (3) oraz uchwyty membrany (1) i próbek kompozytu (2). Obracające się próbki kompozytu trą o powierzchnię metalowej membrany. zespół hamulca tarczowego pojazdu do badania kumulacji wodoru w metalowej tarczy hamulca w warunkach modelujących proces hamowania; Obiektem badań były metalowe próbki wciskane w tarczę hamulca (rys. 11). Po badaniach tarciowych próbki wyjmowano. Dla części z nich wyznaczano ilość zakumulowanego w nich wodoru metoda ekstrakcji próżniowej. Na pozostałych wyznaczano metodą optycznej spektrometrii emisyjnej koncentrację wodoru w warstwie wierzchniej. Rys.11. Sposób montowania w tarczy hamulcowej próbek do pomiaru stężenia wodoru po tarciu. Warunki testu: nacisk na klocek p=5,0MPa; prędkość ślizgania (hamowanie) od 7 do 1 [m/s]; czas testów t1=25min i t2=75min. Układy te stanowiły oryginalne rozwiązania konstrukcyjne, umożliwiające ilościowe pomiary wodoru w procesie tarcia nie opisywane dotychczas w literaturze. W badaniach weryfikacyjnych sprawdzono skuteczność przyjętych sposobów zapobiegania wodorowemu zużywaniu. Badania te przeprowadzono na stanowisku bezwładnościowym do badania hamulców tarczowych w pełnym cyklu pracy hamulca tarczowego samochodu (rys.12). Rys.12. Rysunek przedstawia stanowisko bezwładnościowe do badania par tarcia hamulców tarczowych. Na zbliżeniu widoczna jest para tarciowa hamulca. 5. WYNIKI BADAŃ Badanie dyfuzji i stężenia wodoru: Wyniki pomiarów stężenia i dyfuzji wodoru wskazują (tabela 1), że w procesie tarcia uwalnia się wodór, adsorbuje na powierzchni tarcia i przemieszcza się w warstwie wierzchniej metalu. Wodór ten mógł być uwolniony tylko z przekształcanych produktów zużycia metalu membrany i kompozytu ciernego. Tabela 1. Wyniki pomiarów stężenia i dyfuzji wodoru w cienkiej membranie. Lp. Temperatura T [°C] Współczynnik dyfuzji DH [cm2/s] Stężenie wodoru CS [ppm] DH0 obliczeniowe DHE eksperymentalne 1 25 1,5 ·10-5 1,5 ·10-5 - 2 100 4,9 ·10-5 4,3 ·10-5 0,65 ± 0,02 3 150 8,6 ·10-5 7,3 ·10-5 0,46 ± 0,02 4 200 12,7 ·10-5 11,4 ·10-5 0,37 ± 0,02 Stężenie krytyczne dla żelaza armco wynosi 0,6ppm CS - stężenie wodoru w wewnętrznej, przypowierzchniowej warstwie metalu membrany. Badanie kumulacji i koncentracji wodoru w objętości metalu: Pomierzone ilości zaabsorbowanego wodoru wykazały, że w procesie tarcia zachodzi kumulacja wodoru w objętości warstwy wierzchniej metalu. Obliczone wartości stężenia wodoru w warstwie wierzchniej o grubości 0,1 mm przedstawiono na rysunku 13. Z rysunku wynika, że stężenie wodoru w warstwie wierzchniej wzrasta wraz z wytężeniem obszaru tarcia - tj. upływem czasu tarcia wyrażonym ilością cykli hamowań. Wartości stężenia wodoru w warstwie wierzchniej znacznie przekraczają wartości krytyczne dla stali, podawane przez literaturę. Rys.13. Stężenie wodoru w warstwie wierzchniej o grubości 0,1mm dla czasu tarcia 25 i 75 minut. Parametry badań: p =5MPa, v = 7÷1m/s, t1 = 25min., t2 = 75min., wilgotność względna < 60% Przeprowadzone za pomocą emisyjnej spektrometrii optycznej badania koncentracji wodoru wykazały, że w zależności od warunków tarcia, maksimum krzywej koncentracji wodoru przesuwa się od powierzchni w głąb warstwy wierzchniej wraz ze wzrostem temperatury i czasu tarcia (rys.14). Jest to spowodowane cyklicznością procesu hamowania. Rys.14. Koncentracja wodoru, węgla, siarki w warstwie wierzchniej próbki dla czasu tarcia: a) 25min. i b) 75 min. Przebieg tego procesu jest następujący: W miejscu, gdzie chwilowo kompozyt cierny współpracuje z tarczą hamulca, maksymalna temperatura występuje na jej powierzchni. W tym czasie uwolniony wodór jest adsorbowany przez sieć krystaliczną metalu tarczy. Utworzone gradienty stężenia wodoru, temperatury i naprężeń sprzyjają procesom jego wnikania do wnętrza metalu (rys.15). Rys.15. Po wyjściu fragmentu tarczy ze styku ciernego, zgromadzone w niej ciepło odprowadzane jest zarówno do jej wnętrza jak i na zewnątrz. Powierzchnia wychładza się. Maksimum temperatury występuje tuż pod powierzchnią a wodór migruje do obszaru maksymalnej temperatury. Część wodoru ulegnie desorpcji (rys.16). Rys.16. Cyklicznie powtarzające się impulsy cieplne przemieszczają w obu kierunkach kolejne porcje wodoru. W rezultacie występuje lokalnie wysokie stężenie wodoru. Tak więc eksperymentalnie stwierdzono wzrastające z ilością i natężeniem cykli tarcia kumulowanie się wodoru do wartości krytycznej dla stali. Badania mechanizmu wodorowego zużywania: Przeprowadzone analizy fraktograficzne warstwy wierzchniej po badaniach tarciowych za pomocą mikroskopu skaningowego wykazały następujący ciąg zdarzeń w mechanizmie wodorowego zużywania: zaadsorbowany wodór z powierzchni i z wnętrza metalu dąży do dna szczelin leżących w obszarze powierzchni o naprężeniach rozciągających. Wodór migrując w głąb struktury metalu ułatwia wyjście dyslokacjom z warstw przypowierzchniowych (rys.17). Proces ten obniża umocnienie materiału i ta część warstwy wierzchniej charakteryzuje się znacznym jej rozluźnieniem-uplastycznieniem. Rys.17. Oddziaływanie wodoru z powierzchniowymi szczelinami i tworzenie mikropęknięć. Ilustracją tego procesu jest zależność naprężeń od odległości od powierzchni (rys.18). Wartość naprężeń w WW rozciąganych próbek nawodorowanych (b) jest znacznie niższa niż dla nienawodorowanych (a) i dyslokacje łatwiej wychodzą na powierzchnię po płaszczyznach poślizgu. W tym stanie nie występują dyslokacje poprzeczne. Rys.18. Mechanizm wychodzenia dyslokacji na powierzchnię próbek rozciąganych: a) nienawodorowanych, b) nawodorowanych. Cykliczność procesu tarcia powoduje ścieranie i rozdrabnianie uplastycznionej warstwy (rys.19). Jest to tzw. dyspergowanie. Rys.19. Niszczenie przez miejscowe uplastycznienie warstwy wierzchniej i jej dyspergowanie. w nasyconych wodorem warstwach przypowierzchniowych stopów żelaza zachodzą procesy ich odtleniania i odwęglania. Tworzy się miękki, gąbczasty ferryt, który łatwo przenosi się na kompozyt (rys.20); Rys. 20. Naniesiony metal (Fea) na powierzchnię kompozytu (x300). w głębszych obszarach warstwy wierzchniej zachodzi umocnienie struktury metalu, ponieważ wodór blokuje ruch dyslokacji, a usztywnione granice ziaren sprzyjają tworzeniu pustek wokół wtrąceń lub też u zbiegu granic trzech ziaren (rys.21). Rys.21. Miejsca gromadzenia wodoru: a) wokół wtrąceń, b) na granicy trzech ziaren. Wodór migrując po granicach ziaren gromadzi się w tych pustkach w innych nieciągłościach struktury (rys.22). Rys.22. Oddziaływanie wodoru z wewnętrznymi wadami struktury i tworzenie mikropęknięć (kruchość strukturalna). W wyniku kumulacji wodoru na froncie pękania, cykliczne odkształcenia tarciem warstwy wierzchniej powodują powstawania i rozwój licznych mikropęknięć. Osłabiają one sieć krystaliczną metalu i powodują wykruszenia (rys.23). Rys.23. Niszczenie przez miejscową dekohezję sieci krystalicznej (x800). lokalne stężenia wodoru w pustkach i nieciągłościach struktury mogą osiągnąć takie wartości, że w zetknięciu z tlenem z otoczenia sprzyjają reakcji wybuchowego spalania (rys.24). Rys.24. Postać uszkodzenia warstwy wierzchniej (x1000). Przedstawione wyniki badań dokumentują relacje w założonym modelu i potwierdzają mechanizm zużywania wodorowego - cel poznawczy pracy. Technologiczne kierunki zapobiegania wodorowemu zużywaniu metali - badania weryfikujące: Z przedstawionego modelu wynikają następujące kierunki zapobiegania wodorowemu zużywaniu: Odpowiedni dobór materiałów na pary tarcia; Eliminacja lub ograniczenie ilości wodoronośnych składników w elementach pary tarcia; Zmiany w przebiegu reakcji tribochemicznych w celu ograniczenia ilości uwalnianego wodoru; Tworzenie powierzchniowych barier utrudniających adsorpcję i wnikanie wodoru do wnętrza metalu; Tworzenie barier w warstwie wierzchniej metalu uniemożliwiających migrację wodoru. W praktycznej weryfikacji metod zapobiegania wodorowemu zużywaniu przyjąłem koncepcję zastosowania wybranych sposobów dla obu elementów pary ciernej. Z dostępnych i ekonomicznie uzasadnionych metod zapobiegania zużywaniu wodorowemu zastosowałem: Dla kompozytu ciernego: modyfikację składu w kierunku zmniejszenia zawartości wodoronośnych komponentów organicznych (głównie lepiszcza) , wprowadziłem tlenki CuO, NiO, Cr2O3 redukujące aktywny wodór w ścieranej warstwie wierzchniej kompozytu i tworzące warstewki zaporowe. Dla metalowej tarczy hamulca - wytworzenie na powierzchni tarcia cienkiej warstwy azotowanej. Wybór tej technologii był podyktowany faktem, że dyfuzja wodoru przez warstwę azotowaną jest 104 razy mniejsza niż przez węgliki żelaza a technologia jest dostępna i tania. Wyniki badań weryfikujących wykazały: Dla zmodyfikowanego kompozytu: strumień wodoru z tego kompozytu był o rząd mniejszy od typowego kompozytu handlowego (z 0,2 cm2 H2/min na 0,023 cm2 H2/min); wysoki i stabilny cieplnie (do 700oC) współczynnik tarcia pomiędzy kompozytem a metalem; ponad dwukrotne zmniejszenie zużycia kompozytu; dwukrotne zmniejszenie zużycia tarczy; brak występowania przenoszenie metalu na powierzchnię kompozytu. Dla zmodyfikowanej tarczy hamulca: dwukrotne zmniejszenie zużycia kompozytu (rys.25); Rys.25. Wartość zużycia liniowego nakładek dla różnej liczby hamowań (temp. początku hamowania 200°C) dla skojarzenia z tarczą nie ulepszoną (NORMAL) i azotowaną jarzeniowo (AZOT J). trzykrotne zmniejszenie zużycia tarczy (rys.26); Rys.26. Wartość zużycia liniowego tarczy dla różnej liczby hamowań (temp. początku hamowania 200°C) dla: tarczy nie ulepszonej (NORMAL) i azotowanej jarzeniowo (AZOT J). znacznie niższy poziom chropowatości powierzchni tarcia (o około 30%), brak śladów niszczenia warstwy wierzchniej tarczy typowych dla wodorowego zużywania. W obu rozwiązaniach technologicznych współczynnik tarcia mieścił się w zalecanym przez konstruktorów przedziale 0,35 do 0,45. Przedstawione wyniki badań weryfikujących wykazały możliwość istotnego ograniczenia udziału wodorowego zużywania poprzez: eliminację z obszaru tarcia wodoru; blokowania jego przepływu do warstwy wierzchniej metalu. Skutkiem praktycznym jest znaczne zwiększenie odporności na zużycie zarówno metalowej tarczy jak i współpracującego kompozytu. Osiągnięty został cel praktyczny pracy. 6. WNIOSKI POZNAWCZE Na podstawie uzyskanych rezultatów badań można stwierdzić, że: Tarcie uruchomiło procesy uwalniania się wodoru w znacznej ilości z materiałów tworzących parę tarcia oraz spowodowało jego dyfuzję w metalu; Wodór jest absorbowany w objętości warstwy wierzchniej metalu i osiąga dla niego wartość krytyczną stężenia; Potwierdzono występowanie różnych mechanizmów niszczenia warstwy wierzchniej, a mianowicie: niszczenie przez miejscowe uplastycznienie warstwy wierzchniej i jej dyspergowanie; niszczenie przez miejscową dekohezję sieci krystalicznej; adhezyjne nanoszenie materiału na powierzchnie tarcia; niszczenie przez eksplozyjne reakcje wodoru z tlenem. Wodorowe zużywanie może przebiegać jednocześnie z innymi rodzajami zużyć, a w niektórych przypadkach je stymulować. Zapobieganiem wodorowemu zużywaniu można sterować, między innymi poprzez: zmianą warunków pracy pary tarcia; składem chemicznym metalu i kompozytu; technologią kształtowania warstwy wierzchniej metalu (umocnienie, warstwy dyfuzyjne, powłoki ochronne) wprowadzenie składników redukujących wodór np. do otoczenia. 7. WNIOSKI PRAKTYCZNE Opracowane metody badawcze do pomiarów ilości wodoru w procesie tarcia charakteryzują się dużą czułością i można je wykorzystywać w badaniach innych węzłów tarcia. W wyniku przeprowadzonych modyfikacji kompozytu, otrzymano materiał cierny o ograniczonej emisji wodoru i własnościach użytkowych odpowiadających standardów światowych. Zastosowany proces azotowania powierzchni tarcia tarczy hamulca, zwiększył jej trwałość wskutek ograniczenia wodorowego zużywania. 8. WNIOSKI KOŃCOWE Stan dotychczasowy Dotychczasowe modele wodorowego zużywania metalu nie były w pełni udokumentowane a przedstawiane mechanizmy niszczenia warstwy wierzchniej były mało precyzyjne, ogólne. Wynikało to z dominacji modelu kruchości wodorowej i braku metod pomiaru wodoru w procesie tarcia. Wkład do stanu wiedzy o wodorowym zużywaniu metalu Przeprowadzone badania poszerzyły wiedzę o wodorowym zużywaniu metalu poprzez: Zbadanie dyfuzji, kumulacji, stężenia i koncentracji wodoru w warstwie wierzchniej ścieranego metalu w procesie tarcia; Udokumentowanie ciągu zdarzeń mechanizmów wodorowego zużywania metalu; Wskazanie sposobów zapobiegania wodorowemu zużywaniu metalu a niektóre z nich zostały praktycznie zweryfikowane. Opracowanie metod i układów do pomiarów wodoru w procesie tarcia. Stan aktualny W wyniku wykonanej pracy jest potwierdzony badaniami model mechanizmów wodorowego zużywania metalu w parach tarciowych oraz są metody i układy do pomiarów ilości wodoru w procesie tarcia, które mogą być zastosowane w badaniach innych par tarcia. Wskazano też kierunki dalszych prac nad zapobieganiem wodorowemu zużywaniu.