材料测试方法第六章_材料的磨损性能.pdf

第六章 材料的磨损性能 机件间相对运动→摩擦→磨损 →直接影响零件的使用寿命， 增加能耗，产生噪音和振动，污染环境。 研究对象： 最常见的磨损方式 →磨损机理； →材料磨损的本质及其影响因素； →研究与探索控制磨损的方法和提高材料耐磨性的途径。 §6.1 磨损的基本概念及类型 一、摩擦与摩损的概念： 1、摩擦： 接触物体间的一种阻碍运动的现象。 摩擦会使材料磨耗、发热，导致接触表面的瞬时温度升高， 降低工件的机械效率，加重材料磨耗，故生产中总是力图减少 摩擦，降低摩擦系数。 §6.1 磨损的基本概念及类型 一、摩擦与摩损的概念： 2、磨损： 在摩擦作用下物体相对运动时，表面逐渐分离出磨屑，而 不断损伤的现象。 磨损是发生在材料表面的局部变形与断裂，这种变形与断 裂是反复进行的，具有动态特征；一旦磨屑形成，该过程就转 入下一循环。 材料的磨损除主要由力学因素引起外，在整个过程中材料还 将发生一系列物理、化学状态的变化。如：材料塑性变形引起 的形变硬化及应力分布的改变；摩擦热引起的二次相变淬火、 回火及回复再结晶；外部介质产生的吸附和腐蚀作用等都将影 响材料的耐磨性能。 §6.1 磨损的基本概念及类型 3 、磨损过程： 磨损速率：磨损曲线上各点的斜率。 (1)跑合(磨合) 阶段: 随着表面被磨 平，实际接触面不断增大，表层应 变硬化，磨损速率不断减小。表面 形成的氧化膜，也降低了磨损速率。 即磨损速率下降。 (2) 稳定磨损阶段: 大多数工件均在此阶段服役，磨合得越好，磨 损速率就越低。即磨损速率稳定。 (3)剧烈磨损阶段: 随磨损增长，磨耗增加，摩擦副接触表面间隙 增大，机件表面质量恶化，润滑膜被破坏，引起剧烈振动，磨损 重新加剧，机件快速失效。即磨损速率增加。 §6.1 磨损的基本概念及类型 二、磨损的基本类型： 1、根据摩擦面损伤和破坏的形式，大致可分4类： 粘着磨损； 磨料磨损； 腐蚀磨损(包括氧化、微动、浸蚀磨损)； 麻点疲劳磨损(接触疲劳)。 2、各种磨损可以发生转化。 §6.2 磨损过程 一、粘着磨损（咬合磨损）： 1、概念： 因两种材料表面某些接触点局部压应力超过该处材料屈服强 度( σ σ)发生粘合并拽开而产生的一种表面损伤磨损。 s 2 、发生条件： 多发生在摩擦副相对滑动速度小; 接触面氧化膜脆弱; 润滑条件差; 接触应力大的滑动摩擦条件下。 3 、表面特征： Al-Sn合金轴瓦的粘着磨损 机件表面有大小不等的结疤。 §6.2 磨损过程 4 、粘着磨损过程 实际材料表面的接触仅发生在少数的微凸体顶尖上，产生很 高的应力，因超过σ而发生塑性变形。 s 若接触面上的润滑油膜、氧化膜等被挤破，使裸露材料的新 鲜表面直接接触，发生熔合粘着(冷焊) ，或因表面摩擦生热使 相接触的材料直接焊合。 在随后的滑动中，刚形成的粘着点被剪断、拉开，并转移到 一方材料表面，然后脱落下来形成磨屑，之后又在其他地方形 成新的粘着点，如此粘着—剪断—脱落—再粘着不断循环。 粘着磨损过程是粘着点不断形成又不断被破坏并脱落的过程。 §6.2 磨损过程 5、粘着磨损形式 根据粘着点与两侧材料强度的差异，粘着剪断可能有以下两 种形式： ①粘着点结合强度低于两侧材料，则沿接触面剪断，磨损量 较小，摩擦面较平滑，只有轻微擦伤。 ②粘着点的结合强度均高于两侧材料的强度，分离面发生在 强度较弱的材料上，被剪断的材料将转移到强度较高的材料 上，使软材料表面出现微小的凹坑，硬材料表面形成微小凸 起，使摩擦面变得粗糙，造成进一步磨损。这种软材料向硬材 料表面的逐渐转移积累，最终使不同材料的摩擦副滑动变成同 材料间的滑动，磨损增大，甚至产生咬死现象。 §6.2 磨损过程 二、磨粒磨损(磨料磨损或研磨磨损) 1、概念： 摩擦副的一方表面存在坚硬的细微凸起；或在接触面间存在 硬质粒子(从外界进入或从表面剥落)；产生的磨损。 前者称两体磨粒磨损；后者称三体磨粒磨损。 §6.2 磨损过程 二、磨粒磨损