金属材料磨损及耐磨材料

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1、史涛涛107214362010.10.17材料的磨损材料的磨损1.材料磨损的定义2.材料磨损的分类及影响因素3.低温合金耐磨钢材料的磨损材料接触表面在相对运动中由于机械作用、间或伴有化学作用而产生的不断损耗现象。磨损一般来源于摩擦，但磨损与摩擦力、摩擦系数之间的关系却很复杂。在具体工作条件下影响磨损的因素很多，其中有环境因素（湿度、温度和介质等)、润滑条件、工作条件(载荷、速度和运动方式等)、材料的成分和组织，以及工件表面的物理化学性质等。每一因素稍有变化都会使磨损量改变，并可能改变磨损机理。材料的磨损从物理和化学观点分析：磨损是发生在两

2、物体相对运动的一层很薄的表面上，磨损过程中一个重要的特点就是机械能转化为热能，加热和冷却都以非常快的速度进行，物体表面具有相当高的表面活性和自由能。材料表面原子与环境介质发生相互作用，产生物理吸附、化学吸附和化学反应，使材料表面发生加工硬化成层或形成表面织构，将会影响材料的磨损过程，可以说磨损是一个动态过程。材料的磨损从原子和作用力分析：相互接触的两表面上的原子靠的极近，甚至进入斥力场，在相互运动时就会产生能量损耗。当物体充分接触时，原子将被排斥而其自然的趋势是回到原来的位置上去，然而这是个似乎不可能的假说，即原子可能被撞击出，并运动的足够

3、远以致进入相对表面的另一个原子场内，在这里得到新的平衡位置。也就是说原子可以从一个物体表面上被另一个物体表面俘获。黏着磨损黏着磨损：是在法向加载下两物体接触面相对滑动时产出的磨损。黏着磨损分三个阶段（1）跑合阶段，(2)温度磨损阶段（3）急剧磨损阶段影响黏着磨损的因素材料组织与性能的影响：1.金属点阵结构与组织，体心立方和面心立方较密排六方对耐磨性差，说明c/a的比值越大黏着倾向性越小。2.金属互溶性对黏着磨损的影响，互溶性越好黏着倾向越大，即两种金属接触，相互间互溶性好，说明相互间结合力强磨损较严重。比如，同族元素或同周期元素，原子结构相

4、同性能相似，属于无限固溶金属，摩擦区域表面有较高的结合能，所以黏着磨损较严重。影响黏着磨损的因素3.金属组织的影响，金属组织的影响与塑性变形特点、晶界和晶粒的位向有关，因此耐磨件不宜选取晶粒粗大的材料。在磨损时组织的连续性和性能的均一性都对磨损性不利。例如混合物合金比固溶体合金耐磨性好。磨料磨损磨粒磨损:是指硬的磨粒在与摩擦表面接触运动过程中，使表面材料发生损耗的过程。球磨机，棒磨机等都属于磨料磨损。疲劳磨损疲劳磨损：当两个接触体相对滚动或滑动时，在接触区形成的循环应力超过材料的疲劳强度的情况下，在表面引发裂纹并逐步扩展，最后使裂纹以上的材

5、料断裂脱落下来的过程。主要发生在承受周期性的载荷或在接触变应力的机器零件的表面上。产生裂纹主要有两个因素：内因，材料表面层内存在着物理和化学缺陷，如晶格缺陷、点缺陷、位错金属夹杂物等。外因，有缺陷的部位产生应力集中就会产生裂纹。疲劳磨损的影响因素1.材料组织性能的影响，提高材料疲劳寿命的关键是材料的纯度，这就要就在材料的制备时减少非金属夹杂物，气泡等，另外增加奥氏体的含量会增加寿命，残余奥氏体可以增加接触面积，降低接触应力，还会发生变形强化和应变诱发马氏体相变提高表面残余应力，阻碍裂纹的萌生于发展。2.强度的影响，材料的强度越高，裂纹就越难

6、产生，所以疲劳寿命就会长。低温合金耐磨钢低温合金耐磨钢合金成分总量＜5%，主要合金元素有锰、硅、铬、钼、镍等。对于耐磨钢最主要的性能是硬度，还要有一定的强度和韧性。低温合金钢一般都采取热处理以形成珠光体、贝氏体或马氏体。1.珠光体-渗碳体抗磨钢，例如化学成分为C0.72,Mn0.88,Si0.30,Cr1.56,Ni0.75,Mo0.38的钢，经970℃退火，890℃正火，530℃回火，具有很高的硬度。该钢中铬和钼是稳定珠光体的元素，能是组织形成珠光体，又使钢在摩擦产生高温时珠光体不会分解。低温合金耐磨钢2.马氏体抗磨钢，加入几中提高钢的淬

7、透性的合金元素，能得到马氏体组织，获得高硬度。3.奥氏体-贝氏体抗磨钢，这种钢又称为等温淬火高碳硅合金铸钢。组织为贝氏体及分布于其上的奥氏体。化学成分为：C0.6-0.9,Si2.3-2.4,Mo0.3,经过加热至奥氏体区固溶后，在320-360℃等温淬火，可形成47%的贝氏体组织，这种进过等温淬火的钢具有很高的强度、塑性和抗磨性。抗磨性好不仅是由于高硬度的贝氏体，而且奥氏体在外界作用力下有形变诱导而发生马氏体相变，产生硬化作用。THEEND