材料性能学(6-1,2,3,4)

《材料性能学(6-1,2,3,4)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章材料的磨损性能河海大学机电工程学院做对的事情比把事情做对更重要。摩擦磨损是工程材料失效的主要因素之一因机件的相对运动产生摩擦，导致磨损摩擦→→磨损→→降低使用寿命、增加能耗、产生噪音和振动、影响环境。2021/9/102本章主要内容介绍材料摩擦磨损机理、摩擦磨损试验测试方法以及提高材料摩擦磨损性能的主要途径。重点要掌握材料摩擦磨损的机理和提高材料摩擦磨损性能的主要途径。2021/9/103第一节磨损的基本概念及类型1、摩擦机械零件的表面在显微镜下观察是高低不平的。高低不平的两个接触面相对运动时，就产生阻力接触物产生阻碍运动的现象就叫摩擦，阻碍运

2、动的力称为摩擦力。它与接触法向压力（p）和摩擦系数（μ）的关系为：F=μp摩擦的害处：磨损、消耗能量、降低机器性能。摩擦的益处：行走、车辆制动等。2021/9/1042、磨损摩擦运动的结果是产生磨屑，即产生磨损。磨屑的形成也是材料发生变形和断裂的过程。材料的磨损过程除造成材料损失外，还将发生一系列物理、化学状态的变化，如形变硬化（高锰钢履带）和摩擦热引起的相变（淬火钢中的残余奥氏体转变为马氏体）等。这些变化将影响材料的摩擦磨损性能。2021/9/1053、磨损的3个阶段：跑合阶段：表面逐步磨平，实际接触面积不断增大磨损速率不断减小。稳定磨损阶段：磨损

3、量呈线性，磨损速率为一定值。工件服役阶段，跑合越好，磨损速率越低。剧烈磨损阶段：摩擦接触面间隙增大，机件的振动加剧，润滑膜或保护层被损坏，机件表面被恶化，磨损速率迅速加大。2021/9/106磨损的基本类型按工作环境来分有：润滑磨损、干磨损、磨粒磨损和和腐蚀磨损等。按机理来分主要有粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损和疲劳磨损（接触疲劳）等。——摩擦面损伤和破坏形式不同。腐蚀磨损是材料与周围环境发生化学或电化学反应的结果，这里就不讨论了。本章主要讲粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损。2021/9/107第二节磨损的基本过程一、粘着磨损凹凸不平的表面，少数微凸体的尖

4、顶产生很高的应力，超过屈服点而发生塑性变形。若接触面上的油膜、氧化膜等保护膜被破坏，裸露的凸体直接与对磨面接触，摩擦热使凸体与接触的对磨材料直接熔合。相对运动，使熔合点被拉开、脱落，形成磨屑。新的凸体将成为新的粘着点，如此反复，使工件不断磨损。易发生条件：摩擦副相对滑动速度小，接触面氧化膜脆弱，润滑条件差，接触应力大…2021/9/108粘着磨损粘着磨损的表面特征：机件表面有大小不等的结疤2021/9/109粘着点断裂的两种形式：粘着点结合强度低于两侧材料，则接触点断裂。磨损量较小，摩擦面显得较平滑，只有轻微擦伤。锡基合金与钢的滑动就属此类型。粘着点

5、的结合强度高于两侧材料，断裂发生在强度较差的一侧，粘着点保留在强度较高的材料上，形成更大的凹坑和凸台，使接触面显得越来越粗糙，造成磨损速率加大，甚至出现咬死现象。如铅基合金轴瓦与钢轴之间的滑动粘着磨损就属于此类。粘着磨损2021/9/1010J.F.Archard提出了粘着磨损的估算方法。设法向力p，微凸体接触数量n，粘着点平均直径为d的球体。当n个接触点同时发生塑性变形时，作用在接触点上的法向力p为：（6-2）粘着磨损2021/9/1011真实面积接触压缩屈服强度只要滑动d距离，就有n个接触点发生了粘着磨损，故单位滑动距离内出现的接触点数为：N=n

6、/d=4p/(3πσscd3)如接触点被拉出半球的几率是K，则滑动一段距离后，总拉出的磨损量为：粘着磨损2021/9/1012K为粘着磨损系数W≈KpL/3Hv表明，粘着磨损量与接触压力p、滑动距离L成正比，与材料的硬度成反比。Archard模型的适用性当p≤1/3摩擦副材料硬度时，适用。当p＞σb时，K值急剧增大，磨损量也急剧增加，造成大面积的焊合和咬死。2021/9/1013复习提高金属疲劳性能有哪些措施？什么是热疲劳？有哪些因素影响材料热疲劳性能？磨损过程分哪三个阶段？磨损的基本类型有哪些？什么是粘着磨损？它的表面特征是什么？粘着磨损中，粘着点

7、断裂的形式有哪两种？Archard公式是什么？它表明磨损与什么因素有关？2021/9/1014二、磨粒磨损磨粒磨损又称为磨料磨损，是摩擦副的一方坚硬的细微凸起或在接触面间存在硬质粒子（从外界进入或从表面剥落）时产生的磨损。两体磨损、三体磨损磨粒磨损分类：凿削式、高应力碾碎式、低应力擦伤式磨粒磨损的特征是摩擦表面出现有擦伤或因明显梨皱形成的沟槽。2021/9/1015磨粒对表面的作用力分法向力和切向力。主要作用是使材料表面产生应力集中。法向力在表面形成压痕，切向力推动颗粒前进。在一定的条件下（压力、颗粒形貌、相位），颗粒才会象刀具一样切削表面。圆钝颗粒

8、或软材料，颗粒划出槽沟，材料产生塑性变形并不脱落。随后的摩擦又将槽沟两侧堆积部分压平，如此反复地变形、堆积、