第三章_常用减摩耐磨及摩阻材料.ppt

第三章 常用减摩耐磨及摩阻材料 摩擦磨损一般都发生在材料的摩擦表面上，大量统计表明，在机械零件失效形式中，磨损失效约占80%，故磨损是造成材枓和能源损失的一个主要方面。为了节约材料和能源必须重视对材料的正确选择和使用，以及新型的耐磨、减摩材料的研制开发。 零件材料选择的一般原则： 满足零件使用性能的要求。它是根据零件的工作条件(如载荷的类型、大小和性质）、工作环境（如温度、周围介质的性质，以及某些特殊需要提出来的。 满足加工工艺性能（如铸造性能、焊接性能、塑性加工性能、机械加工性能）和热处理工艺性能的要求。 满足经济性(如材料价格便宜、符合国家的能源状况和供应情况等）的要求。 着手点：工况，失效分析 1 金属耐磨材料 金属耐磨材料在工程实际中应用最为广泛，因为黑色金属及其合金资源丰富，价格便宜，并且可以用各种表面处理方法加以强化，使之具有一定的强度、韧性及耐磨性，以满足各种工况条件下对材料提出的要求。 金属耐磨材料包括耐磨钢、耐磨铸铁、复合钢材及耐磨堆焊焊条等。 1.1 耐磨钢 A、 影响钢耐磨性的主要因素： 钢的各种性能， 化学成分， 组织状态， 工况条件(载荷、速度、温度、环境介质）， 摩擦副结构尺寸， 加工质量， 配偶件的材质等。 对于材料设计来讲，要注意三个方面影响： 含碳量 合金元素：种类，分布 金相组织 B、耐磨钢的种类 低碳低合金钢 中碳钢和中碳低合金钢 高碳低合金钢 低碳铬钢和不锈钢 高碳高合金钢 铸造石墨钢 1.2 耐磨铸铁 A、影响铸铁耐磨性的主要因素： 石墨 基体组织 合金元素 B、常用的耐磨铸铁 冷硬铸铁 白口铸铁 中锰球墨铸铁 磷系铸铁 硼铸铁 2 金属减磨材料 2.1 对减摩材料的要求： 减摩性； 耐磨性； 有足够的强度（抗拉、抗压、抗剪、抗疲劳、抗冲击），尤其是在冲击载荷和交变裁荷作用下，应具有足够的抗疲劳强度； 顺应性和嵌藏性； 磨合性； 导热性能好，热膨胀系数小； 耐腐蚀。 选择减摩材料还要根据摩擦副的工况条件考虑。 2.2 常用的金属减摩材料 2.2.1轴承合金（巴氏合金） 锡（Sn）、铅（Pb）、锑(Sb)、铜（Cu）的合金，统称为轴承合金。它以锡铅作基体，以增加塑性，而悬浮的Sb-Sn相和Cu-Sn的硬晶粒则起抗磨作用。轴承合金由E.Babbitt（1839年）发明，故称之为巴氏合金。 锡基轴承合金 铅基轴承合金 锡基轴承合金 成分：以锡为主，由锡(78%-93%）、锑(4%-14%）、铜（3%-8%）组成。 优点：膨胀系数小，嵌藏性好，摩擦系数低，韧性好，耐磨性好，减摩性好，抗粘着能力强，尤其在边界摩擦时抗粘着能力优于铅基合金，而且导热性、耐蚀性良好，它与钢背的附着好，工艺性能好 缺点：抗疲劳强度较差，锡价格贵 用途：主要用于汽轮机、发动机和压气机等的高速轴承。 铅基轴承合金 成分：以铅为主，加入锑(10%-18%）、锡（0-20%），加入Sn可提高α固溶体的强度同时形成SnSb(硬质点）。 优点：具有自润滑性，高温强度好，价格便宜 缺点：耐磨性、导热性、耐蚀性比锡基合金差 用途：用于低速、轻载或中载的次要轴承上，多用来制造汽车、拖拉机曲轴轴承，以及减速器、球磨机等的轴承 2.2.2铜合金 锡青铜 成分：以锡为主要合金元素的铜基合金称为锡青铜。一般含锡量在3%-14%之间 优点：机械强度较高，适于重载情况下使用，具有较好的耐磨性、耐蚀性、减摩性、耐疲劳性能，以及良好的铸造性能。 分类：锡磷青铜(如ZQSnl0-l)，锡锌铅青铜（如ZQSn6-8-3） 用途：用于化工机械、仪表、电动机、机床等轴承中。表3-11列出了锡青铜的主要化学成分、机械性能和用途。 铅青铜： 成分：它是铜(硬基体）与铅(软质点）组成的轴承合金，铅含量8-33%之间。 优点：其承载能力高，导热性好(为锡基轴承合金的6倍），摩擦系数低，具有较高的耐疲劳强度和抗胶合能力。在高温时（表面温度超过300℃）可以从摩擦表面析出铅，在基体上形成一层薄膜，能起润滑作用，可以在320℃以下工作 缺点：顺应性、嵌藏性差，不耐腐蚀，对轴颈的相对磨损较大，与之相配的轴颈硬度以≥300HB为宜。 用途：ZQPb30用于内燃机曲轴轴承和连杆轴承上。 铝青铜： 成分：含铝约在8-11%之间 优点：铝青铜比锡青铜机械性能高，耐磨性、耐腐蚀性好，它是铜合金中强度较高的一种减摩材料 缺点：顺应性差，嵌藏性差 用途：主要用于制造蜗轮、轴套等。 2.2.3铝基合金 成分：由铝(60%-95%）和锡（5%-10%）等组成。 优点：减摩性好，可承受重裁荷，疲劳强度高，耐腐蚀也好，具有较高的高温硬度，适合于在高速重载下工作，其价格低，它是一种新型的耐磨减摩材料，被广泛用来制造高速重载轴承和