三表面强度.pptVIP

要提高机件的耐磨寿命，最重要的有两点： 一是工程上的合理设计； 二是耐磨件的表面强化。 1．耐磨设计 耐磨性是由多个独立的理化或机械性质综合作用决定的，并不完全依靠材料的某一种内在性质。 设计时应对零件的重要性、维修难易程度、产品成本、使用特点、环境特点等预先进行综合考察。 2．抗磨材料的选择 在选择抗磨材料时必须查清影响产品寿命的基本因素和磨损过程是否始终以同样的磨损机理进行等情况，然后进行选材。 (1)确定材料在使用方面是否存在限制: 这些限制包括工艺性能、使用环境、机械性能、理化性能等。 (2)确定负荷限制: 考察材料是否能经受住运行中的载荷而不变形或无过分变形。 (3)确定温度范围: 温度对于一些滑动系统有强烈影响，温度升高会导致材料的软化，使咬合加剧。因此确定摩擦温度的范围对于选材是十分重要的。 温度的升高与摩擦生热有关，由此产生的温升?T可用下式求得： 式中?为摩擦系数；W为施加载荷，N；?为滑动速度，m/s； ?1与?2为材料的热传导率[W／(m?K)]； a为与滑动零件之间广泛分布的接触点有关的量。 (4)确定p?极限值: 其中p是平均接触压力；?是滑动速度。 材料允许的最大载荷和滑动速度，通常以p?形式给出。 (5)确定机件工作循环特性: 载荷交变的程度及机器运转的 间断性都会影响磨损。 (6)确定容许的磨损失效形式和机械表面的损伤程度。 3．薄膜硬度及耐磨表面处理 从材料表面来研究提高耐磨性问题一般从两个方面着手：一是具有良好的机械特性；二是设法形成具有非金属性质的摩擦面。 在机械性能中，最重要的是硬度，在大多数情况下磨损率都会随硬度的提高而降低。非金属性质的摩擦面则是通过物理或化学的作用来减小磨损的。 对于钢材，一般通过各种表面技术如渗硫、氧、氮化、 氧碳氮共渗、热喷涂层中加MoS2、物理气相沉积、化 学气相沉积及离子注入等，使材料表面形成氮化物、氧 化物、硫化物、碳化物以及它们的复合化合物的表面层。 这些表面层可以抑制摩擦过程中摩擦副两个零件之间的 粘附、熔附以及由此引起的金属转移现象，从而提高其 耐磨性。 3-5 表面抗腐蚀强度 腐蚀对材料表面的损害是众所周知的，它可以使表面的尺寸减小，使表面失去光洁度，更多的情况是使表面产生局部缺陷而造成应力集中，从而导致机件的断裂。可以说全部的腐蚀破坏都是从损坏材料的表面强度开始的。 同Rebingry效应所不同的是：一是损害的程度更加严重；二是不可逆的。 表面工程的一个重要内容就是设法提高材料表面的抗腐蚀强度。 1．腐蚀可能发生的环境及影响腐蚀的主要因素 2．金属表面膜 若能在金属表面上生成或制成一层膜，把金属表面遮盖起 来，从而防止或降低金属的腐蚀，这层膜即为表面保护 膜。 很多金属与空气中的氧作用，会在表面上形成一层氧化物 的薄膜。膜的厚度取决于金属的性质、表面状态、氧化温 度和介质种类。 ① 金属表面膜作为保护层的条件 表面膜要具有保护作用，首先必须是紧密完整的。 以氧化膜为例，膜是否完整的必要条件是氧化物的体积要 大于所消耗金属的体积，即: M/xD A/d 式中A为金属相对原子质量；M为对应氧化物的相对分子质量；d为金属密度；D为对应氧化物的密度；x为一个分子氧化物中金属原子的个数。 整理上式得: Md/xDA 1 比值过大且质地较脆的膜没有保护作用； 一般认为1 Md/xDA (2.5～3)时，具有较好的保护性。 由于硫化膜的Md／xDA较大，保护性能一般不如氧化膜。 ② 化学表面膜的形成过程 金属表面由于介质的氧化或腐蚀作用会生成氧化膜，膜的加厚过程实际上是金属原子和介质原子通过已形成的表面膜进行扩散的过程。 扩散有以下三种方式： 1)金属原子和介质原子同时通过已 形成的膜向相反的方向扩散，在 膜的某一部位相遇而生长(a)； 2)仅是介质原子通过膜向内扩散， 使膜在金属-膜界面处生长(b)； 3)仅是金属原子通过膜向外扩散， 使膜在膜-介质面处生长(c)。 金属氧化膜的形成规律： 如果膜的Md/xDA1，或者膜可以溶解或挥发，则膜不会减低氧化速度，膜的成长速率为一常数k，即 dy/dt = k 或 y = kt + y0 式中y为膜的厚度；t为时间； y0为原来膜的厚度。 碱金属、碱土金属的氧化膜厚度随时间的增长都有线性