第2教学单元金属的磨损和腐蚀

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1、冶金与建筑工程系教案第2教学单元课题：金属的磨损和腐蚀教学目标知识目标1．理解金属磨损的定义和分类2．掌握金属耐磨性的影响因素3．掌握金属腐蚀的防护措施能力目标懂得如何对金属腐蚀进行防护职业素质目标自主创新教学重点影响金属耐磨性的因素金属腐蚀的防护措施教学难点影响金属耐磨性的因素辅助教学手段采用实物、标本、模型、图表、幻灯和录像等手段教学准备准备教学目标、准备学生情况、准备教学材料、准备教学心理、准备教学过程、准备教学评价授课班级授课日期月日月日月日月日月日教学进程教学方法及时间分配复习提问：金属表面处理技术的主要途径？

2、采用任务教学法、案例教学法、引导文教学法、现场教学法，通过教师讲解、示范，引导学生学习。4学时导言：教学内容：一、金属的磨损相互接触的一对金属表面，在相对运动时不断发生损耗或产生塑性变形，使金属表面状态和尺寸发生改变的现象称为磨损。8冶金与建筑工程系教案磨损表现为松脱的细小颗粒（磨屑）的出现，以及在摩擦载荷作用下，金属表面性质（金相组织、物理化学性能、力学性能）和形状的（形貌和尺寸、粗糙度、表面层厚度）变化。在机械设备中磨损通常是有害的，它损伤零件工作表面，影响机械设备性能，消耗材料和能源，并使设备使用寿命缩短。据估算，

3、中国主要支柱产业部门每年因机器磨损失效所造成的损失在400亿元人民币以上。但磨损有时却是有益的，如新机器的跑合、机械加工中的磨削、研磨等。金属磨损特性曲线二、金属磨损的分类目前人们公认的最重要的四种基本磨损类型(机理)是粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损和化学磨损发展金属表面防护和强化技术，是各国普遍关心的重大课题。8冶金与建筑工程系教案磨损类型磨损表面外观粘着磨损锥刺、鳞尾、麻点磨料磨损擦伤、沟纹、条痕疲劳磨损裂纹、点蚀腐蚀磨损反应产物（膜、微粒）1.影响金属材料耐磨性的因素一般认为金属材料的硬度越高，其耐磨性越好。如提高钢

4、中碳的质量分数以及加入碳化物形成元素钨、铬、钒等，可以提高其耐磨性。但硬度并不是影响金属耐磨性的唯一因素，高锰钢（ZGMN13）材料就是一个典型的例子。又如，在相同的硬度下，下贝氏体组织的耐磨性优于马氏体组织。金属材料抵抗磨损的能力称为耐磨性，是由材料成分、硬度、组织结构及形态等因素决定的。影响金属材料耐磨性的因素有：ü晶体结构和晶体互溶性密排六方晶格的金属具有低摩擦系数，磨损率也低；冶金上互溶性差（指晶格类型、晶格常数、电子密度及电化学性能相差较大）的一对金属摩擦副可获得低摩擦系数和低磨损率，如铜铅合金。ü温度升高，金

5、属的硬度下降，且互溶性增强，摩擦加剧；温度升高导致氧化速度加剧也可影响磨损性能。ü一般来说，在真空条件下，磨损严重。因为大气可在较短时间内在洁净表面形成一定厚度的氧化膜，从而有防止粘着的作用。ü此外在摩擦副间添加润滑剂，也是减小磨损的有效方法。2.耐磨表面处理8冶金与建筑工程系教案从金属材料表面来研究提高耐磨性问题，一般可从两个方面着手。ü使表面具有良好的力学性能一般来说，在力学性能中最重要的是硬度。在实际生产中通过表面淬火、渗碳等提高零件的表面硬度，或通过一定方法在材料表面形成一层具有较高硬度的涂覆层，如电镀、热喷涂和

6、堆焊等。ü设法形成具有非金属性质的摩擦面非金属性质的摩擦面是通过物理或化学的作用来减少磨损的。如对钢材渗S，氮化、热喷涂层加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，从而提高耐磨性。许多表面强化方法往往兼有上述两种特性，因而都可以明显提高材料的耐磨性。三、金属的腐蚀1.认识金属的腐蚀金属材料表面在环境介质的作用下所引起的破坏或变质称为腐蚀。所谓环境介质是指

7、和金属接触的物质，例如大气、海水、酸、碱、盐等等，这些物质和金属发生化学反应或电化学反应引起金属的腐蚀，发生生锈、开裂、穿孔、变脆等现象。金属腐蚀的本质：金属阳离子失e－氧化反应金属原子8冶金与建筑工程系教案金属腐蚀现象非常普遍，象金属制成的日用品、机器部件、船底舰壳、生产工具等保养不好，就会腐蚀，从而造成大量金属消耗。造成无法估量的损失。因此防腐意义非常重要。1.金属腐蚀的分类按腐蚀机理分，主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。n化学腐蚀是金属和环境介质直接发生化学作用而产生的损坏，在腐蚀过程中只有电子的得失，没有电流产生，引起

8、金属化学腐蚀的环境介质不能导电。这种腐蚀的产物一般覆盖在金属的表面。例如金属的高温氧化、非电解质对金属的腐蚀等。n电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生电化学作用而引起的损坏，在腐蚀过程中不仅有电子的得失，而且有电流产生，引起电化学腐蚀的介质都能导电。电化学腐蚀比化学腐蚀更为常见和普遍，金属在酸、碱、盐、土壤、海水、潮湿