摩擦及润滑---2金属的表面特性.ppt

2.5 金属表层的一般结构 外层膜的结构、性质、破裂与再生对材料成形过程的摩擦有重要影响：由于膜的存在可以使金属摩擦表面不易发生黏着，摩擦系数降低，减少磨损。 * * 2.1 金属表面的几何形状 对于机械加工与塑性加工后的金属零件的表面由于受金属结晶、工具表面作用、金属加工变形的影响，具有如下特点： ◆肉眼宏观观察：金属表面光滑。 ◆显微镜下观察：金属表面凸凹不平，象起伏的山峦。 2. 金属的表面特性 与理想光滑表面相比较，金属表面形状从宏观到微观存在的三种不同的情况： 形状偏差、表面波纹度、表面粗糙度。以两波峰或波谷的距离（波距）“ λ ”来区别。一般波距小于1mm的属于表面粗糙度范围；波距在1－10mm间属于波纹度范围；波距大于10mm的属于形状偏差。可采用表面光度仪及轮廓曲线测定仪进行测量。 不直度b  （1）形状偏差（宏观几何形状误差:λ 10mm）：肉眼可观察到的在金属表面明显的 不平直的几何形状偏差。 描述方法：不直度——实际轮廓线与指定方向上理论直线的最大偏差。 不平度——整个金属表面上各个方向上存在的最大不直度。 （2）表面波纹度（中间几何形状误差:1λ10mm ）：在金属表面重复出现的一种周 期性的几何形状误差。  （3）表面粗糙度（微观几何形状误差:λ 1mm ）： ◆表面粗糙度对工具与零件使用性能的影响：接触表面 越粗糙，则实际接触面积越小，单位实际接触面积压力越大，越容易磨损或破坏。但是，接触表面过于光滑，则接触表面可能达到了分子间作用力的距离，摩擦系数增大，也会增加磨损。 ◆评定指标：轮廓平均算术高度－Ra、不平度平均高度－Rz、微观不度最大高度－Ry ①轮廓平均算术高度－Ra 在基本长度l内，各点至轮廓中线m的距离y1、 y2 ……绝对值的总和的平均值。轮廓中线m是指通过表面微观几何形状轮廓做一条直线，该直线与两边轮廓线所包含的面积相等。 ②不平度平均高度－Rz 在基本长度l 内，以平行于轮廓中线m的任意一条线起，在被测轮廓的5个最高点和5个最低点之间的距离。 ③微观不度最大高度－Ry 指的是出现频率较多的微观不平度的最大高度Ry ，但不是指偶然出现的特大高度Rmax。 ◆ 表面粗糙度与光洁度比较 ◆ 表面粗糙度的测量方法 其它：光切法Ra＝0.4~25μm 、光波干涉法Ra＝0.12~0.2μm 。 利用塑性材料（如石蜡）将被测表面的微观不平形貌印制下来，在采用一般方法测量粗糙度。 Ra＝0.1~100μm 印模法 也叫针扫法，原理是用尖端探针在被测表面均匀滑行，将高低不平的运动记录下来，并将位移信号转化为电信号放大处理后测出Ra。 Ra＝0.05~12.5μm 感触法 用带有级别标志的标准表面样板，将其和被测表面紧靠一起，通过比较表面的峰谷高度，确定起粗糙度。 Ra＝0.05~100μm 比较法 测量原理 测量范围 测量方法 2.2 金属的表面性质 ◆金属的晶体结构：金属一般为多晶体，金属表面原子程有规则的排列——空间点阵。空间点阵的形式（晶格）有三种形式：体心立方（bcc）、面心立方（fcc）、密排六方（hcp）。 ◆晶体缺陷：金属晶体缺陷会影响金属表面的物理性能、化学性能和力学性能。金属的晶体缺陷有三种： （1）点缺陷： ①空穴：金属中空间点阵的原子在平衡位置处振动，处于能量起伏状态，总有某些原子振动能力较大，瞬时偏离其平衡位置，在原来位置处留下空位置，称之为空穴。 ②间隙原子：晶格点阵平衡位置上原子偏离平衡位置，跑到了点阵内的间隙位置，晶格内就在点阵间隙内多出了一个原子，称之为间隙原子。 ③夹杂：金属在制备或加工过程中会产生一些夹杂，夹杂会造成其周围晶体发生奇变，影响金属的结构和性能。 （2）线缺陷：线缺陷可视为晶体中的一部分相对于另一部分的晶体局部滑移造成的，晶体已滑移部分与未滑移部分的交界线称为位错线，可分为三类：刃型位错、螺型位错、混合位错。 （3）面缺陷：晶体在二维平面上的缺陷成为面缺陷，主要有：晶体表面、晶界、亚晶界。 0.5μm 金属的耐腐蚀性能、强度性能、塑性等都于晶体中的面缺陷密切相关。 2.3 金属的