第六章材料磨損性能

1.機械零件的摩擦1)

運動零件的實際表明接觸情況第六章材料的磨損性能1、機件間相對運動→摩擦→磨損。2、研究對象：最常見的磨損方式→磨損機理；→材料磨損的本質(zhì)及其影響因素；→研究與探索控制磨損的方法和提高材料耐磨性的途徑。1.1摩擦及其分類兩接觸的物體在接觸表面間相對運動或有一相對運動趨勢時產(chǎn)生阻礙其發(fā)生相對運動的現(xiàn)象，稱為摩擦。干摩擦液體摩擦邊界摩擦混合摩擦

根據(jù)摩擦副表面間的潤滑狀態(tài)將摩擦狀態(tài)分為四種：

如果兩物體的滑動表面為無任何潤滑劑或保護膜的純金屬，這兩個物體直接接觸時的摩擦稱為干摩擦。1.干摩擦2.液體摩擦兩摩擦表面不直接接觸，被油膜隔開的摩擦稱為液體摩擦。3.邊界摩擦兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，使其處于干摩擦和液體摩擦之間的狀態(tài)，這種摩擦稱為邊界摩擦。4.混合摩擦處于干摩擦、液體摩擦與邊界摩擦的混合狀態(tài)，稱為混合摩擦?！?.2磨損的基本概念及類型一、摩擦與摩損的概念：1、摩擦：接觸物體間的一種阻礙運動的現(xiàn)象。2、磨損：在摩擦作用下物體相對運動時，表面逐漸分離出磨屑(局部變形和斷裂)，從而不斷損傷的現(xiàn)象。3、磨損過程：(1)跑合(磨合)階段:磨損速率下降。(2)穩(wěn)定磨損階段:磨損速率穩(wěn)定。(3)劇烈磨損階段:磨損速率增加。二、磨損的基本類型：1、根據(jù)摩擦面損傷和破壞的形式，大致可分4類：

粘著磨損；磨料磨損；腐蝕磨損(包括氧化、微動、浸蝕磨損)；

麻點疲勞磨損(接觸疲勞)。2、各種磨損可以發(fā)生轉(zhuǎn)化。一、粘著磨損：1、概念：因兩種材料表面某些接觸點局部壓應(yīng)力超過該處材料屈服強度(σ>σs);發(fā)生粘合并拽開;而產(chǎn)生的一種表面損傷磨損。2、發(fā)生條件：多發(fā)生在摩擦副相對滑動速度小;接觸面氧化膜脆弱;潤滑條件差;以及接觸應(yīng)力大的滑動摩擦條件下。3、表面特征：機件表面有大小不等的結(jié)疤。→產(chǎn)生很高的應(yīng)力→發(fā)生塑性變形→形成粘著點→被剪斷、拉開→轉(zhuǎn)移到一方材料表面→脫落下來→形成磨屑。就是粘著點不斷形成，又不斷被破壞并脫落的過程。5、粘著磨損量：W=KpL/(3Hv)4、形成過程：表面接觸的少數(shù)微凸體粘著磨損按程度不同可分為五級：輕微磨損、涂抹、擦傷、撕脫、咬死。涂抹、擦傷、撕脫又稱為膠合，往往發(fā)生于高速、重載的場合。減輕粘著磨損的措施：合理地選擇配對材料，采用表面處理，限制摩擦表面的溫度，控制壓強及采用含有油性極壓添加劑的潤滑劑等，都可減輕粘著磨損。二、磨粒磨損(磨料磨損或研磨磨損)1、概念：

摩擦副的一方表面存在堅硬的細(xì)微凸起；或在接觸面間存在硬質(zhì)粒子；產(chǎn)生的磨損。前者稱兩體磨粒磨損；后者稱三體磨粒磨損。依據(jù)磨粒受的應(yīng)力大小，分為鑿削式、高應(yīng)力碾碎式、低應(yīng)力擦傷式3類。2、發(fā)生條件：3、表面特征：摩擦面上有擦傷或因明顯犁皺形成的溝槽。4、形成過程：磨粒對摩擦表面產(chǎn)生的微切削作用→塑性變形→疲勞破壞或脆性斷裂→產(chǎn)生溝槽。5、粘著磨損量：W=KpLtanθ/(Hv)三、接觸疲勞(表面疲勞磨損或麻點磨損)1、現(xiàn)象和特征：(1)兩接觸材料作滾動或滾動加滑動摩擦?xí)r，

交變接觸壓應(yīng)力長期作用，使材料表面疲勞損傷，局部區(qū)域出現(xiàn)小片或小塊狀材料剝落，而使材料磨損的的現(xiàn)象。(2)表面特征：出現(xiàn)許多痘狀、貝殼狀或不規(guī)則形狀的凹坑(麻坑)。有的凹坑較深，底部有疲勞裂紋擴展線的痕跡。(3)分類:分為麻點剝落(點蝕)、淺層剝落、深層剝落(表面壓碎)3類。深度在0.1～0.2mm的小塊剝落→點蝕→形狀為不對稱V型針狀或痘狀凹坑。深度在0.2～

0.4mm的小塊剝落→淺層剝落→剝塊底部大致與表面平行，裂紋沿與表面成銳角或直角擴展。深度>0.4mm的小塊剝落→深層剝落→深度與表面強化層深相當(dāng)，裂紋垂直于表面擴展。2、接觸應(yīng)力的概念(赫茲應(yīng)力)：兩物體相互接觸時,在局部表面產(chǎn)生的壓應(yīng)力；分為線接觸(如圓柱與圓柱接觸)

與點接觸(如滾珠與軸承圈)兩類。

最大綜合切應(yīng)力τmax。3、接觸疲勞過程：(1)麻點剝落

滾動兼滑動的情況。最大綜合切應(yīng)力→表層材料累積損傷→萌生裂紋；

潤滑油→擠入裂紋內(nèi)→形成油楔→裂紋沿與滾動方向傾斜角小于45o的方向擴展→裂紋與表層材料間被折斷→形成0.1～0.2mm深的痘狀凹坑→形成麻點剝落。(2)淺層剝落

純滾動情況。最大綜合切應(yīng)力→次表層材料累積損傷→萌生裂紋。→裂紋沿非金屬夾雜物平行于表面擴展→而后垂直擴展直至表面→形成盆狀剝落凹坑→形成淺層剝落。(3)深層剝落裂紋源多位于硬化層與心部的交界處(過渡區(qū))→優(yōu)先萌生→造成沿硬化層的大塊材料剝落。綜上所述，接觸疲勞裂紋的形成與擴展是

接觸綜合切應(yīng)力高于材料接觸疲勞強度的結(jié)果。4.腐蝕磨損在摩擦過程中，摩擦面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生物質(zhì)損失的現(xiàn)象，稱為腐蝕磨損。腐蝕磨損可分為氧化磨損、特殊介質(zhì)腐蝕磨損、氣蝕磨損等。實際上大多數(shù)磨損是以上述四種磨損形式的復(fù)合形式出現(xiàn)的?！?.3耐磨性及其測量方法一、材料的耐磨性：1、概念：耐磨性是指材料抵抗磨損的性能。2、磨損量：磨損量愈小，耐磨性愈高．3、磨損量的測量：稱重法和尺寸法。(1)稱重法：用精密分析天平稱量試樣試驗前后的質(zhì)量的變化確定磨損量。(2)尺寸法：根據(jù)表面法向尺寸在試驗前后的變化確定磨損量。(3)單位摩擦距離、單位壓力下的磨損量稱之為比磨損量。(4)常用磨損量的倒數(shù)或用相對耐磨性(ε)表征材料的耐磨性。ε=標(biāo)準(zhǔn)試樣的磨損量/被測樣的磨損量(5)相對耐磨性的倒數(shù)亦稱磨損系數(shù)?！?.3耐磨性及其測量方法二、磨損試驗方法：1、分為實物試驗與實驗室試驗兩類。2、實驗室試驗分類：(a)為銷盤式磨損試驗機(b)為環(huán)塊式；(c)為往復(fù)運動式試驗機。(d)