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4 材料的其他力学性能 磨损是降低机器和工具效率、精确度甚至报废的原因，也是造成金属材料损耗和能源消耗的重要原因。摩擦磨损消耗能源的三分之一到二分之一，大约80%的机件失效是磨损引起的。 因此，研究磨损规律，提高机件的耐磨性，对节约能源、减少材料消耗、延长机件寿命具有重要意义。 本章重点讨论机件中常见的磨损形式，介绍其机理和影响磨损速率的因素，并从材料学角度研究控制磨损的途径。 4.1 摩擦与磨损 摩擦：机件在工作工程中与其他物体或工作面进行接触，这种接触会阻碍相对运动的进行。 一、磨损 定义：机件表面相接触并作相对运动时，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失，导致机件尺寸变化和质量损失，造成表面损伤的现象。 磨损的影响因素： 摩擦副材料、润滑条件、加载方式和大小、相对运动性（方式和速度）以及工作温度。 二、耐磨性 第二节 磨损类型 一、粘着磨损 二、磨粒磨损 三、腐蚀磨损 四、接触疲劳（表面疲劳磨损） 一、粘着磨损 磨损机理 粘着磨损定义：又称咬合磨损，是在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速度较小（钢小于1m/s）时发生的。 这是由于缺乏润滑油，摩擦副表面无氧化膜，且单位法向载荷很大，以致接触应力超过实际接触点处屈服强度而产生的一种磨损。 摩擦副表面上总存在局部凸起，当摩擦副表面双方相互接触时，即使施加较小载荷，在真实接触面上的局部应力就足以引起塑性变形。 如果接触面上洁净而未受到腐蚀，则接触面的原子彼此十分接近而产生强烈粘着（冷焊）。 随后在继续滑动时，粘着点被剪切断并转移至一方金属表面，然后脱落形成磨屑。 一个粘着点断了，又在新的地方产生粘着，随后也被剪断、转移，就构成了粘着磨损过程。 右图是粘着点强度比摩擦副一方金属强度高的情况，此时常在较软一方体内产生剪断，其碎片转移至较硬一方的表面上，软方金属在硬方表面逐步累积最终不同金属的摩擦副滑动成为金属间的滑动，所以磨损量较大，表面较粗糙，可能产生咬死现象。 2. 磨损量的计算 假设磨屑的形成机率为K，则单位滑动距离内的磨损体积为： 所以： 积分上式，且强度与硬度之间有一定关系，则总滑动距离内的粘着磨损体积为： 3 影响因素 塑性材料比脆性材料易于粘着； 互溶性大的材料（相同金属或晶格类型、点阵常数、电子密度、电化学性质相近的金属）组成的摩擦副粘着倾向大； 单相金属比多相金属粘着倾向大； 化合物比固溶体粘着倾向小； 金属与非金属组成的摩擦副比金属与金属组成的摩擦副不易粘着。 在摩擦速度一定时，粘着磨损量随法向力的增加而增加。试验表明接触应力超过材料硬度H的三分之一，粘着磨损量急剧增加。 在法向应力一定时，粘着磨损量随滑动速度的增加而增加，但达到某一极大值后又随滑动速度的增加而减小。 摩擦副表面粗糙度、表面温度以及润滑状态对粘着磨损有较大影响。 4 改善粘着磨损耐磨性的措施 (1) 摩擦副配对材料的选择 基本原则是配对材料的粘着倾向应比较小，如选用互溶性小的材料配对，表面易形成化合物的材料、金属与非金属等配对。 (2) 采用表面化学热处理改变材料表面状态，可有效减轻粘着磨损。如果沿接触面上产生粘着磨损，可进行渗碳、磷化、氮碳共渗处理等。 (3) 控制摩擦滑动速度和接触压应力，可使粘着磨损大为减轻。改善润滑条件，提高表面氧化膜与基体金属的结合能力，以增强氧化膜的稳定性，阻止金属之间直接接触，以及降低表面粗糙度等也都可以减轻粘着磨损。 二、磨粒磨损 1. 磨粒磨损机理 磨粒磨损是当摩擦副一方表面存在坚硬的细微突起，或者在接触面之间存在着硬质粒子时所产生的一种磨损。 主要特征是摩擦面上有明显犁皱形成的沟槽，见右图。 在磨粒磨损时，对于韧性金属材料，每一磨粒从表面上切下的是一个连续屑；对于脆性金属材料，一个磨粒切下的是许多新屑。 在碾碎性磨粒磨损时，磨粒被压碎前几乎没有滚动和切削的机会，所以磨粒对摩擦表面的作用是由于磨粒接触点处的集中压应力造成的，这种集中压应力可使韧性材料表面产生塑性变形。 磨粒磨损过程可能是磨粒对摩擦表面的切削作用，塑性变形和疲劳破坏作用或脆性断裂的结果，还可能是它们综合作用的反映，而以某一种损害为主。 2. 磨损量的计算 现以两体磨粒磨损为例推导以切削作用为主要磨粒磨损量计算式： 3. 影响因素 (1) 据实验，金属材料对磨粒磨损的抗力与H/E成比例，H为材料硬度。 弹性模量对组织不敏感，所以机件抵抗磨粒磨损的能力主要与材料硬度成正比。所以材料越高，其抗磨粒磨损的能力也越好。 (2) 断裂韧度也影响金属磨粒磨损的耐磨性 (4) 加工硬化对金属材料抗磨粒磨损的影响，因磨损类型不同而有不同 在磨粒硬度低于金属硬度的软磨粒磨损情况下，磨损机理