材料的磨損原理課件

1、第四章材料的磨損原理 學(xué)號(hào)：2011208093姓名: 材料的磨損原理第四章材料的磨損原理 學(xué)號(hào)：2011208093材第四章 材料的磨損原理4.4 微動(dòng)磨損（ Fretting Corrosion ）材料的磨損原理第四章 材料的磨損原理4.4 微動(dòng)磨損（ Fretti一、概述 1. 微動(dòng)磨損定義70年代歐洲合作與發(fā)展組織（OECD）的定義：兩個(gè)表面之間發(fā)生小振幅相對(duì)振動(dòng)引起的磨損現(xiàn)象。微動(dòng)損傷中化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)占重要地位的則稱(chēng)為微動(dòng)腐蝕（Fretting Corrosion）。微動(dòng)磨損的部件，同時(shí)或在微動(dòng)作用停止后，受到循環(huán)應(yīng)力，出現(xiàn)疲勞強(qiáng)度降低或早期斷裂的現(xiàn)象稱(chēng)為微動(dòng)疲勞（Fretting

2、 Fatigue）。材料的磨損原理一、概述材料的磨損原理2. 微動(dòng)磨損的發(fā)展歷程1911年，Eden、Rose和Cunningham首先觀察到微動(dòng)與疲勞的聯(lián)系；1924年，Gillet和Mack發(fā)表了機(jī)器緊固件因微動(dòng)導(dǎo)致疲勞壽命明顯降低的報(bào)告；1927年，Tomlinson認(rèn)為腐蝕是次要因素并提出了一種微動(dòng)機(jī)理；1941年，Warlow-Davies注意到微動(dòng)可以加速疲勞破壞；1949年，Mindlin提出在一定條件下，微動(dòng)區(qū)存在滑移區(qū)和非滑移區(qū)，計(jì)算分析了接觸表面的應(yīng)力分布；材料的磨損原理2. 微動(dòng)磨損的發(fā)展歷程材料的磨損原理1950年，第一屆ASTM Symposium On Fretti

3、ng Corrosion在美國(guó)的Philadelphia召開(kāi)，并宣讀五篇論文，會(huì)上由IMing Feng和Rightmire提出了一種微動(dòng)理論；1951年，Uhlig在JApplMech發(fā)表了題為Mechanism Of Fretting Corrosion的論文；1969年，Nishioka、Nishimura和Hirakawa提出了一種早期的微動(dòng)疲勞模型；1970年，Hurrick在Wear發(fā)表The Mechanism Of Fretting的論文，認(rèn)為微動(dòng)分為三個(gè)過(guò)程；材料的磨損原理1950年，第一屆ASTM Symposium On Fre1972年，Waterhouse發(fā)表了首部編

4、著Fretting Corrosion，Hoeppner提出了微動(dòng)疲勞極限的概念；1974年，Specialists Meeting On Fretting in Aircraft在德國(guó)Munich召開(kāi)，發(fā)表論文16篇；1977年，Waterhouse將大位移滑動(dòng)磨損的剝層（delamination）理論引入微動(dòng)磨損的研究； 1981年，Waterhouse編輯出版了由10篇論文組成的Fretting Fatigue論文集；材料的磨損原理1972年，Waterhouse發(fā)表了首部編著Frettin1982年，第二屆ASTM Symposium On Materials Evaluation u

5、nder Fretting Conditions在美國(guó)Philadelphia召開(kāi)，宣讀論文近20篇；1985年，Wear編輯出版了在英國(guó)Nottingham召開(kāi)的Fretting Wear Seminar會(huì)議專(zhuān)輯，發(fā)表了15篇論文；1988年，Wear期刊在Waterhouse退休之際，編輯出版了他的13篇論文專(zhuān)輯，在該專(zhuān)輯中，Berthier、Vincent和Godet提出Velocity Accommodation理論；材料的磨損原理1982年，第二屆ASTM Symposium On Mat1990年，Godet提出微動(dòng)三體理論；1990年，第三屆ASTM Symposium On S

6、tandarization Of Fretting Fatigue Tests Methods and Equipment在美國(guó)的Philadelphia召開(kāi)，宣讀論文20篇； 1992年，Waterhouse發(fā)表了Fretting Wear綜述論文；1992年，Zhou和Vincent提出二類(lèi)微動(dòng)圖理論，成為揭示微動(dòng)運(yùn)行和損傷規(guī)律的重要理論；材料的磨損原理1990年，Godet提出微動(dòng)三體理論；材料的磨損原理1993年，在英國(guó)的Sheffield召開(kāi)International Symposium On Fretting-Fatigue，宣讀論文37篇；1996年，在英國(guó)的Oxford召開(kāi)Eu

7、romech 346 On Fretting Fatigue會(huì)議，宣讀論文18篇；1997年，在中國(guó)成都召開(kāi)首屆International Symposium On Fretting，宣讀論文32篇；1998年，在美國(guó)Salt Lake City召開(kāi)2nd International Symposium On Fretting Fatigue，發(fā)表學(xué)術(shù)論文近40篇；材料的磨損原理1993年，在英國(guó)的Sheffield召開(kāi)Internati2001年，在日本召開(kāi)3rd International Symposium On Fretting Fatigue，并形成每3年一次的微動(dòng)疲勞系列國(guó)際會(huì)議。

8、3. 一些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（1）國(guó)家和地區(qū)的分布 按照發(fā)表論文的數(shù)量，主要有英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、日本、加拿大、瑞典、德國(guó)、中國(guó)、瑞士和比利時(shí)。這些國(guó)家發(fā)表的論文數(shù)占論文總數(shù)的90以上。材料的磨損原理2001年，在日本召開(kāi)3rd International S（2）研究機(jī)構(gòu)及人員 約有300名研究人員作為第一作者或合作者在刊物和會(huì)議上發(fā)表微動(dòng)摩擦學(xué)研究的論文，一半左右僅出現(xiàn)一次署名。發(fā)表微動(dòng)摩擦學(xué)研究論文最多的有七個(gè)研究單位，主要集中在法國(guó)、英國(guó)、美國(guó)。 （3）研究領(lǐng)域分布 微動(dòng)磨損和微動(dòng)疲勞方面發(fā)表的論文數(shù)各占近一半，而有關(guān)微動(dòng)腐蝕的論文相對(duì)較少。材料的磨損原理（2）研究機(jī)構(gòu)及人員材料的磨損原理（4）研

9、究?jī)?nèi)容 基礎(chǔ)研究 從簡(jiǎn)單的工業(yè)微動(dòng)破壞現(xiàn)象的觀察、單一實(shí)驗(yàn)參數(shù)的影響，走向破壞機(jī)理的實(shí)驗(yàn)分析、綜合機(jī)械材料參數(shù)（如位移、壓力、頻率、往復(fù)次數(shù)、材料組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能等）的影響。 從平移微動(dòng)模式的研究，走向其他微動(dòng)模式（如徑向、滾動(dòng)、扭動(dòng)、沖擊等模式）和復(fù)合微動(dòng)模式等的研究。材料的磨損原理（4）研究?jī)?nèi)容材料的磨損原理 理論分析 理論分析不再局限于Hertz彈性接觸理論，而借助計(jì)算機(jī)、彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、有限元法、能量分析（包括熱力學(xué)）等研究手段來(lái)模擬微動(dòng)的運(yùn)行和破壞過(guò)程。 新材料 過(guò)去的研究主要集中在金屬材料，尤其是各種鋼和鋁合金，現(xiàn)在已有不少研究者開(kāi)始致力于各種新材料的微動(dòng)損傷規(guī)律的研究。材

10、料的磨損原理 理論分析材料的磨損原理 環(huán)境影響 微動(dòng)的研究不再局限于普通工況，除在傳統(tǒng)的高溫、真空和腐蝕氣氛等環(huán)境下進(jìn)行研究之外，諸如流動(dòng)空氣、水蒸氣介質(zhì)、生物性腐蝕介質(zhì)、超低溫和強(qiáng)磁場(chǎng)等特殊環(huán)境下的微動(dòng)破壞機(jī)理的研究也得到積極開(kāi)展。 防護(hù)措施 研究領(lǐng)域已從微動(dòng)破壞機(jī)理研究走向機(jī)理與抗微動(dòng)破壞研究并重的階段，各種減緩技術(shù)如表面處理、潤(rùn)滑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)等有很大的進(jìn)展。材料的磨損原理 環(huán)境影響材料的磨損原理 工業(yè)應(yīng)用 航空部門(mén)、核電站、高空電纜、鋼絲繩索、大型軸、人工植入器官、電接觸等工業(yè)領(lǐng)域的微動(dòng)損傷已日益成為研究熱點(diǎn)。4. 微動(dòng)磨損的特征具有引起微動(dòng)的振動(dòng)源（機(jī)械力、電磁場(chǎng)、冷熱循環(huán)等），流體

11、運(yùn)動(dòng)所誘發(fā)的振動(dòng)；磨痕具有方向一致的劃痕、硬結(jié)斑和塑性變形以及微裂紋；磨屑易于聚團(tuán)、含有大量類(lèi)似銹蝕產(chǎn)物的氧化物。材料的磨損原理 工業(yè)應(yīng)用材料的磨損原理二、微動(dòng)磨損理論 一個(gè)較為完滿的微動(dòng)磨損理論應(yīng)該能對(duì)下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出合理的解釋?zhuān)赫婵栈蚨栊詺夥罩形?dòng)損傷較??；微動(dòng)產(chǎn)生的磨屑主要由氧化物組成；循環(huán)數(shù)一定時(shí)，低頻微動(dòng)比高頻損傷大；材料流失量隨負(fù)荷和振幅而增加；低于室溫比高于室溫的磨損嚴(yán)重；空氣環(huán)境比濕空氣中損傷大。材料的磨損原理二、微動(dòng)磨損理論材料的磨損原理Uhlig模型室溫下鐵的氧化為：每一循環(huán)造成氧化層的重量損失為： 每一循環(huán)金屬的磨損量為： 材料的磨損原理Uhlig模型材料的磨損原理總的微

12、動(dòng)磨損量：材料的磨損原理總的微動(dòng)磨損量：材料的磨損原理uhlig根據(jù)鋼的微動(dòng)磨損實(shí)驗(yàn)得到經(jīng)驗(yàn)公式為：Uhlig的模型不足：忽略了氧化膜起到防止材料粘著的有利作用忽略了微動(dòng)過(guò)程中磨屑參與磨損的作用 因此它不能解釋實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的許多現(xiàn)象，至少對(duì)微動(dòng)磨損隨循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律不能給予完滿的說(shuō)明。材料的磨損原理uhlig根據(jù)鋼的微動(dòng)磨損實(shí)驗(yàn)得到經(jīng)驗(yàn)公式為：材料的磨損原理2. Feng和Rightmire模型Feng和Rightmire在總結(jié)微動(dòng)循環(huán)次數(shù)與材料失重關(guān)系后提出來(lái)的?？梢詫⑶€分為四個(gè)階段：OA段：由于金屬轉(zhuǎn)移和初始磨損造成曲線迅速上升；AB段：從剪切到磨粒參與磨損使曲線第二次向上彎曲；BC段：

13、磨粒作用下降，從而減緩材料損失；CD段：最后達(dá)到穩(wěn)定磨損率。材料的磨損原理2. Feng和Rightmire模型材料的磨損原理 接觸首先發(fā)生在微凸體 上，少量磨屑落入谷內(nèi)； 磨屑填滿谷，使磨損變成磨粒磨損。許多微凸體合并成一個(gè)小平臺(tái)； 磨屑進(jìn)一步增加，并開(kāi)始從接觸區(qū)溢出進(jìn)入鄰近的洼谷區(qū)；材料的磨損原理 接觸首先發(fā)生在微凸體 材料的磨損原理 接觸區(qū)壓力再分布，中心壓力增高，邊緣壓力降低，使中心的磨粒磨損加重，凹坑迅速加深。模型很快為科學(xué)家們所接受： 形象地說(shuō)明微動(dòng)磨損中表面變粗糙的現(xiàn)象 確立了磨粒磨損是穩(wěn)態(tài)階段的特征不足：至今尚未達(dá)到令人滿意的定量描述。材料的磨損原理 接觸區(qū)壓力再分布，中材料的

14、磨損原理3. 微動(dòng)的三體理論 微動(dòng)的三體理論認(rèn)為磨屑的產(chǎn)生可看成是兩個(gè)連續(xù)和同時(shí)發(fā)生的過(guò)程： 磨屑的形成過(guò)程接觸表面粘著和塑性變形，并伴隨強(qiáng)烈的加工硬化；加工硬化使材料脆化，白層同時(shí)形成，隨著白層的破碎，顆粒剝落；顆粒被碾碎，并發(fā)生遷移，遷移過(guò)程取決于顆粒的尺寸、形狀和機(jī)械參數(shù)（如振幅、頻率、載荷等）。 材料的磨損原理3. 微動(dòng)的三體理論材料的磨損原理 磨屑的演化過(guò)程起初磨屑呈輕度氧化，仍為金屬本色，粒度為微米量級(jí)（約1m）；在碾碎和遷移過(guò)程中進(jìn)一步氧化，顏色變成灰褐色，粒度在亞微米量級(jí)（約0.1m）；磨屑深度氧化，呈紅褐色，粒度進(jìn)一步減小為納米顆粒（約10nm） ，射線衍射分析表明磨屑含-F

15、e、-Fe2O3（呈紅色）和低百分比的Fe3O4。 材料的磨損原理 磨屑的演化過(guò)程材料的磨損原理 利用三體理論可很好地解釋鋼鐵材料微動(dòng)摩擦系數(shù)隨循環(huán)周次的變化過(guò)程：接觸表面膜去除，摩擦系數(shù)較低；第一、二體之間相互作用增加，發(fā)生粘著，摩擦系數(shù)上升，并伴隨材料組織結(jié)構(gòu)變化；材料的磨損原理 利用三體理論可很好地解釋鋼鐵材料微動(dòng)摩擦系數(shù)隨循環(huán)周次磨屑剝落，第三體床形成，二體接觸逐漸變成三體接觸，因第三體的保護(hù)作用，粘著受抑制，摩擦系數(shù)降低；磨屑連續(xù)不斷地形成和排除，其成分和接觸表面隨時(shí)間改變，形成和排出的磨屑達(dá)到平衡，微動(dòng)磨損進(jìn)入穩(wěn)定階段。材料的磨損原理磨屑剝落，第三體床形成，二體接觸逐漸變成三體接觸

16、，因第三體3. 微動(dòng)磨損的發(fā)展過(guò)程（1）粘著機(jī)制在微動(dòng)磨損中的作用 普通滑動(dòng)磨損中，金屬表面的微凸體接觸后形成冷焊點(diǎn)，受切向力作用發(fā)生斷裂，同時(shí)出現(xiàn)材料轉(zhuǎn)移。這是單方向上一次作用下實(shí)現(xiàn)的。微動(dòng)磨損中：金屬表面微凸體接觸后形成冷焊點(diǎn)，微動(dòng)往復(fù)式多次反復(fù)運(yùn)動(dòng)，使某些冷焊點(diǎn)發(fā)生斷裂，同時(shí)出現(xiàn)材料轉(zhuǎn)移，因此，磨損率低。材料的磨損原理3. 微動(dòng)磨損的發(fā)展過(guò)程材料的磨損原理微動(dòng)的早期，金屬表面氧化膜破裂后，粘著傾向迅速增大。發(fā)生斷裂并形成松散磨粒后，粘著傾向會(huì)逐漸減小，最后過(guò)渡到平穩(wěn)階段。粘著階段持續(xù)的時(shí)間與材料及環(huán)境有關(guān)。同種金屬在一起微動(dòng)時(shí)易發(fā)生粘著，而且兩表面的損傷程度相同。異種金屬微動(dòng)時(shí)，損傷主要

17、出現(xiàn)在較軟的金屬表面上。材料的磨損原理微動(dòng)的早期，金屬表面氧化膜破裂后，粘著傾向迅速增大。發(fā)生斷裂 經(jīng)過(guò)時(shí)效處理或加工硬化的材料與未經(jīng)處理的材料，振幅對(duì)粘著系數(shù)的影響有相同的結(jié)果。（氮?dú)夥罩校┎牧系哪p原理 經(jīng)過(guò)時(shí)效處理或加工硬化的材料與未經(jīng)處理的材料，振幅對(duì) 微動(dòng)振幅對(duì)粘著系數(shù)影響的趨勢(shì)大體相似，但是，隨合金化程度的增加，粘著的機(jī)會(huì)明顯減小。 合金化不僅增加了材料的強(qiáng)度，更重要的是改變了金屬表面氧化膜的性質(zhì)。 合金化對(duì)銅的影響圖材料的磨損原理 微動(dòng)振幅對(duì)粘著系數(shù)影響的趨勢(shì)大體相似，但是，隨合金化程（2）氧化作用金屬表面的氧化膜對(duì)防止冷焊十分有效，有利于防止粘著。能在金屬表面生成附著牢固，且在

18、微動(dòng)下能出現(xiàn)一層釉質(zhì)氧化物層的材料，其磨損量和摩擦系數(shù)將隨微動(dòng)而明顯下降。 空氣及氮?dú)庵畜w碳鋼粘著系數(shù)和振幅關(guān)系材料的磨損原理（2）氧化作用材料的磨損原理氧化對(duì)微動(dòng)磨損的影響：貴金屬或惰性氣氛環(huán)境中合金間的微動(dòng)磨損，氧不參與作用，以粘著及塑性變形機(jī)制為主；薄而附著不牢的氧化膜，在不到一次微動(dòng)循環(huán)便被破壞，這時(shí)氧化與機(jī)械兩種機(jī)制均對(duì)微動(dòng)磨損有貢獻(xiàn)；氧化較嚴(yán)重而且氧化膜易碎裂成片，氧化與機(jī)械兩種機(jī)制的協(xié)同作用加速表面破壞；氧化層致密能起減摩作用，如鈦合金、鎳鉻鋁合金在高溫下的微動(dòng)磨損，氧化作用緩解了機(jī)械摩擦導(dǎo)致的損傷。材料的磨損原理氧化對(duì)微動(dòng)磨損的影響：材料的磨損原理（3）微動(dòng)磨損的穩(wěn)態(tài)階段 穩(wěn)態(tài)

19、階段是微動(dòng)磨損的主要階段，用它來(lái)評(píng)價(jià)材料的耐磨性是合理的。穩(wěn)態(tài)階段哪種磨損機(jī)制占主導(dǎo)地位呢？1973年N.P.Suh提出磨損剝層理論后，才統(tǒng)一了認(rèn)識(shí)：微動(dòng)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較低的滑動(dòng)，它符合剝層理論中提到的假設(shè)：磨屑呈片狀離開(kāi)母體材料表面，屑片的厚度為110m，長(zhǎng)度為2050m ；材料的磨損原理（3）微動(dòng)磨損的穩(wěn)態(tài)階段材料的磨損原理微動(dòng)磨損觀察到磨痕為平底淺坑；N.P.Suh認(rèn)為在交變應(yīng)力較低時(shí)，形成亞表面裂紋所需要的循環(huán)次數(shù)多，直到裂紋萌生并擴(kuò)展至一定長(zhǎng)度后才會(huì)產(chǎn)生磨屑； 在考慮粘著、磨粒磨損機(jī)制的同時(shí)應(yīng)該注意剝層理論的作用。但是，N.P.Suh的剝層理論未能說(shuō)明裂紋是否首先在亞表層形成。材料的

20、磨損原理微動(dòng)磨損觀察到磨痕為平底淺坑；材料的磨損原理4. 微動(dòng)疲勞（1）微動(dòng)疲勞的特征與診斷 微動(dòng)疲勞是指因微動(dòng)而萌生裂紋源，并在交變應(yīng)力下裂紋擴(kuò)展而導(dǎo)致疲勞斷裂的破壞形式。 特征一：疲勞斷裂源必然出現(xiàn)在微動(dòng)接觸區(qū)或其影響區(qū)內(nèi)。 特征二：裂紋擴(kuò)展的階段性。 診斷：只要斷口具有疲勞破壞特征，裂紋源發(fā)生于微動(dòng)磨痕，裂紋擴(kuò)展呈現(xiàn)階段性即可確認(rèn)為微動(dòng)疲勞破壞。材料的磨損原理4. 微動(dòng)疲勞材料的磨損原理（2）微動(dòng)疲勞曲線（交變應(yīng)力與循環(huán)周次曲線） 只有達(dá)到一定的微動(dòng)循環(huán)次數(shù)時(shí)才能導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度的降低。低于此值時(shí)，微動(dòng)的影響不明顯。 而微動(dòng)造成疲勞強(qiáng)度明顯下降，并降低于一確定值后即使微動(dòng)過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，疲勞強(qiáng)

21、度也不再進(jìn)步下降。 材料的磨損原理（2）微動(dòng)疲勞曲線（交變應(yīng)力與循環(huán)周次曲線）材料的磨損原理（3）微動(dòng)疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展微動(dòng)疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展大致經(jīng)過(guò)幾個(gè)階段：出現(xiàn)裂紋源；微裂紋萌生；微裂紋生長(zhǎng)；宏觀裂紋出現(xiàn)；宏觀裂紋擴(kuò)展。從微觀應(yīng)力場(chǎng)分布可以看出：微動(dòng)時(shí)，在接觸中心部分因過(guò)高的法向壓力導(dǎo)致摩擦力大于切向力（fpq）而處于靜止?fàn)顟B(tài)；邊緣地區(qū)由于 fpq而產(chǎn)生局部滑動(dòng)，疲勞裂紋就在該處萌生。材料的磨損原理（3）微動(dòng)疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展材料的磨損原理 微動(dòng)摩擦力和疲勞應(yīng)力的協(xié)同作用將導(dǎo)致裂紋的萌生和加速其擴(kuò)展。拐點(diǎn)是微動(dòng)作用的終止點(diǎn)疲勞裂紋擴(kuò)展的起始點(diǎn)材料的磨損原理 微動(dòng)摩擦力和疲勞應(yīng)力的協(xié)同作

22、用將導(dǎo)致裂紋的萌生和加速其 隨后的疲勞裂紋只受交變應(yīng)力的支配而擴(kuò)展，其擴(kuò)展速度降低。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)微動(dòng)疲勞裂紋深入到表面1mm后，其擴(kuò)展和斷裂過(guò)程將完全按一般的疲勞規(guī)律進(jìn)行。材料的磨損原理 隨后的疲勞裂紋只受交變應(yīng)力的支配而擴(kuò)展，其擴(kuò)展速度降三、影響微動(dòng)磨損的因素材料性能微滑動(dòng)距離載荷4. 相對(duì)濕度5. 振動(dòng)頻率與振幅6. 溫度材料的磨損原理三、影響微動(dòng)磨損的因素材料的磨損原理四、影響微動(dòng)疲勞的因素 1. 法向壓力 2. 微動(dòng)振幅 3. 環(huán)境氣氛材料的磨損原理四、影響微動(dòng)疲勞的因素材料的磨損原理第四章 材料的磨損原理4.5 疲勞磨損（Fatigue Wear）材料的磨損原理第四章 材料的磨損原理

23、4.5 疲勞磨損（Fatigue一、概述1. 定義 零件受交變應(yīng)力的反復(fù)作用，在零件工作表面或表面下一定深度處形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)展與相互連接，造成顆粒從零件工作表面上脫落，形成疲勞坑的現(xiàn)象。材料的磨損原理一、概述材料的磨損原理 疲勞磨損也稱(chēng)為接觸疲勞，他經(jīng)歷裂紋的萌生、擴(kuò)展、斷裂三個(gè)過(guò)程，可以說(shuō)是材料疲勞斷裂的一種特殊形式。 早期的磨損分類(lèi)，沒(méi)有把這種接觸疲勞劃入磨損的范疇。后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，不僅在滾動(dòng)接觸，而且在滑動(dòng)接觸及其它磨損形式中，也都發(fā)現(xiàn)了表面接觸疲勞過(guò)程，因此，接觸疲勞完全可以被認(rèn)為是一種獨(dú)立的，而且是相當(dāng)普遍的磨損形式。材料的磨損原理 疲勞磨損也稱(chēng)為接觸疲勞，他經(jīng)歷裂紋的萌

24、生、擴(kuò)展2. 疲勞磨損與整體疲勞之間的區(qū)別（1）裂紋源和裂紋擴(kuò)展途徑不同材料的磨損原理2. 疲勞磨損與整體疲勞之間的區(qū)別材料的磨損原理疲勞磨損材料的磨損原理疲勞磨損材料的磨損原理（2）疲勞極限的差別整體疲勞存在明顯的疲勞極限；疲勞磨損尚未發(fā)現(xiàn)疲勞極限，（3）作用過(guò)程的差別整體疲勞一般只受循環(huán)應(yīng)力的作用；疲勞磨損除循環(huán)應(yīng)力作用外，摩擦過(guò)程可以引起表面層一系列的物理化學(xué)變化。（4）應(yīng)力計(jì)算上的差別疲勞磨損的應(yīng)力計(jì)算受材料的均勻性、表面特征、載荷分布、油膜情況、切向力大小等的影響。材料的磨損原理（2）疲勞極限的差別材料的磨損原理3. 疲勞磨損的種類(lèi)（1）表層萌生與表面萌生疲勞磨損材料的磨損原理3.

25、疲勞磨損的種類(lèi)材料的磨損原理（2）鱗剝（spalling）與點(diǎn)蝕（pitting）磨損 點(diǎn)蝕疲勞裂紋都起源于表面，再順滾動(dòng)方向向表層內(nèi)擴(kuò)展，并形成扇形疲勞坑； 鱗剝疲勞裂紋始于表層內(nèi)，隨后裂紋與表面平行向兩端擴(kuò)展，最后在兩端斷裂。材料的磨損原理（2）鱗剝（spalling）與點(diǎn)蝕（pitting）磨損材表面萌生裂紋形成點(diǎn)蝕磨損，表層萌生裂紋形成鱗剝磨損是否有根據(jù)？ 有人曾對(duì)冷激鑄鐵挺桿上106條點(diǎn)蝕裂紋進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明，大約80%的裂紋是從表面起源的，從亞表層內(nèi)部萌生的只占20%。 大量的研究證明，點(diǎn)蝕裂紋的萌生，不僅決定于應(yīng)力狀態(tài)，而且與材料的組織結(jié)構(gòu)、性能、表面粗糙度、表面完整性，

26、以及潤(rùn)滑狀態(tài)與潤(rùn)滑劑等一系列因素有密切關(guān)系。材料的磨損原理表面萌生裂紋形成點(diǎn)蝕磨損，表層萌生裂紋形成鱗剝磨損是否有根據(jù)二、疲勞磨損的機(jī)理疲勞裂紋誘發(fā)點(diǎn)蝕理論由SWay于1935年提出：發(fā)生點(diǎn)蝕的必要條件是摩擦副之間有油潤(rùn)滑；潤(rùn)滑油粘度高于某一定值，點(diǎn)蝕將不會(huì)發(fā)生；光滑的接觸表面不易發(fā)生點(diǎn)蝕；熱處理?xiàng)l件對(duì)于點(diǎn)蝕有顯著的影響。根據(jù)裂紋的擴(kuò)展方向分為兩種情況：材料的磨損原理二、疲勞磨損的機(jī)理材料的磨損原理（1）裂紋開(kāi)口迎 向接觸點(diǎn)（2）裂紋開(kāi)口背 離接觸點(diǎn)材料的磨損原理（1）裂紋開(kāi)口迎材料的磨損原理點(diǎn)蝕材料的磨損原理點(diǎn)蝕材料的磨損原理點(diǎn)蝕材料的磨損原理點(diǎn)蝕材料的磨損原理點(diǎn)蝕材料的磨損原理點(diǎn)蝕材料的磨

27、損原理點(diǎn)蝕材料的磨損原理點(diǎn)蝕材料的磨損原理2. 摩擦溫度誘發(fā)點(diǎn)蝕理論材料的磨損原理2. 摩擦溫度誘發(fā)點(diǎn)蝕理論材料的磨損原理點(diǎn)蝕材料的磨損原理點(diǎn)蝕材料的磨損原理3. 最大剪應(yīng)力理論材料的磨損原理3. 最大剪應(yīng)力理論材料的磨損原理（2）位錯(cuò)理論 剪應(yīng)力方向和大小反復(fù)發(fā)生變化，在亞表層內(nèi)將產(chǎn)生位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，位錯(cuò)的互相切割產(chǎn)生空穴，空穴的集中形成空洞，最后發(fā)展成裂紋。材料的磨損原理（2）位錯(cuò)理論材料的磨損原理三、影響疲勞磨損的因素載荷性質(zhì)的影響（1）蘇聯(lián)科學(xué)家的試驗(yàn)材料的磨損原理三、影響疲勞磨損的因素材料的磨損原理（2）溫詩(shī)鑄教授的試驗(yàn)材料的磨損原理（2）溫詩(shī)鑄教授的試驗(yàn)材料的磨損原理 少量的滑動(dòng)將顯著地

28、降低接觸疲勞磨損壽命，因?yàn)?，摩擦力作用使最大切?yīng)力位置趨于表面，增加了裂紋萌生的可能性。此外，摩擦力所引起的拉應(yīng)力促使裂紋擴(kuò)展加速。材料的磨損原理 少量的滑動(dòng)將顯著地降低接觸疲勞磨損壽命，因?yàn)?. 材料性能的影響 鋼材中的非金屬夾雜物破壞了基體的連續(xù)性，在循環(huán)應(yīng)力作用下與基體材料脫離形成空穴，構(gòu)成應(yīng)力集中源，從而導(dǎo)致疲勞裂紋的早期出現(xiàn)。材料的磨損原理2. 材料性能的影響材料的磨損原理3. 表面粗糙度的影響材料的磨損原理3. 表面粗糙度的影響材料的磨損原理4. 潤(rùn)滑與潤(rùn)滑劑的影響材料的磨損原理4. 潤(rùn)滑與潤(rùn)滑劑的影響材料的磨損原理在相同溫度和相同粘度下，使用合成油的接觸疲勞壽命高于使用天然油的，

29、因?yàn)楹铣捎偷恼硥合禂?shù)值較大，因而油膜厚度較大。說(shuō)明油膜厚度對(duì)阻止裂紋形成具有一定的影響。 接觸疲勞磨損機(jī)理可以歸納如下： 在疲勞磨損的初期階段是微裂紋的形成階段，無(wú)論有無(wú)潤(rùn)滑油存在，循環(huán)應(yīng)力起著主要作用。裂紋萌生在表面或表層，但很快擴(kuò)展到表面，此后，潤(rùn)滑油的粘度對(duì)于裂紋擴(kuò)展起重要影響。材料的磨損原理在相同溫度和相同粘度下，使用合成油的接觸疲勞壽命高于使用天然第四章 材料的磨損原理4.6 減少磨損的途徑材料的磨損原理第四章 材料的磨損原理4.6 減少磨損的途徑材料的磨減少磨損的途徑1.合理潤(rùn)滑盡量保證液體潤(rùn)滑，采用合適的潤(rùn)滑材料和正確的潤(rùn)滑方法，采用潤(rùn)滑添加劑，注意密封。2.正確選擇材料這是提高耐磨性的關(guān)鍵。例如對(duì)于抗疲勞磨損，則要求鋼材質(zhì)量好，控制鋼中有害雜質(zhì)。采用抗疲