第六章+材料的磨损性能

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1、第六章材料的磨损性能§6-1磨损的基本概念与类型§6-2磨损过程§6-3耐磨性及其测量方法§6-4提高材料磨损的途径1§6-1磨损的基本概念与类型1.摩擦摩擦是接触物体间的一种阻碍运动的现象，这种阻力为摩擦力。它同接触法向压力（p）和摩擦系数μ成正比。一、摩擦与磨损的概念μ有动静区分，μ静＞μ动。2§6-1磨损的基本概念与类型1.摩擦一、磨擦与磨损的概念摩擦不仅会使材料磨耗，而且还会发热，导致接触表面瞬时温度升高，降低工件的机械效率，加重材料磨耗，故生产中总是力图减少摩擦，降低摩擦系数。只有某些情况才需增大摩擦力，如车辆制动器、摩擦离合器等。3§6-

2、1磨损的基本概念与类型2.磨损一、磨擦与磨损的概念磨损是在摩擦作用下物体相对运动时，表面逐渐分离出磨屑从而不断损伤的现象。磨屑的形成是材料发生变形和断裂的结果。磨损是发生在材料表面的局部变形与断裂，这种变形与断裂是反复进行的，具有动态特征。这种动态特征的另一标志是材料表层组织经过每次循环后总要变到新的状态。所以由常规试验得到材料力学性能不一定能如实反映出材料耐磨性的优劣。4§6-1磨损的基本概念与类型2.磨损一、磨擦与磨损的概念材料的磨损除主要由力学因素引起外，在整个过程中材料还将发生一系列物理、化学状态的变化。如因表面材料的塑性变形引起的形变硬化及

3、应力分布的改变，因摩擦热引起的二次相变淬火、回火及回复再结晶，因外部介质产生的吸附和腐蚀作用等都将影响材料的耐磨性能。5§6-1磨损的基本概念与类型2.磨损一、磨擦与磨损的概念机件正常运行的磨损过程如图所示，一般分为3个阶段，曲线上各点斜率即为磨损速率。6§6-1磨损的基本概念与类型2.磨损一、磨擦与磨损的概念(1)跑合(磨合)阶段。该阶段随着表面被磨乎，实际接触面积不断增大，表层应变硬化，磨损速率不断减小。表面形成牢固的氧化膜，也降低了该段的磨损速率。(2)稳定磨损阶段。该段的斜率就是磨损速率，为一稳定值。实验室的磨损试验就是根据该段经历的时间、磨

4、损速率或磨损量来评定材料耐磨性能的。大多数工件均在此阶段服役，磨合得越好，该段磨损速率就越低。7§6-1磨损的基本概念与类型2.磨损一、磨擦与磨损的概念(3)剧烈磨损阶段。随磨损过程的增长，磨耗增加，摩擦副接触表面间隙增大，机件表面质量恶化，润滑膜被破坏，引起剧烈振动，磨损重新加剧，机件快速失效。8§6-1磨损的基本概念与类型二、磨擦的基本类型磨损是多种因素相互影响的复杂过程。根据摩擦面损伤和破坏的形式，大致可分4类：粘着磨损磨料磨损腐蚀磨损麻点疲劳磨损(接触疲劳)9§6-2磨损过程一、粘着磨损粘着磨损又称咬合磨损，是因两种材料表面某些接触点局部压应

5、力超过该处材料屈服强度发生粘合并拽开而产生的一种表面损伤磨损，多发生在摩擦副相对滑动速度小，接触面氧化膜脆弱，润滑条件差，以及接触应力大的滑动摩擦条件下。其磨损表面特征是机件表面有大小不等的结疤。10粘着磨损的过程就是粘着点不断形成又不断被损坏并脱落的过程。11§6-2磨损过程二、磨粒磨损磨粒磨损又称磨料磨损或研磨磨损，是摩擦副的一方表面存在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。依据磨粒受的应力大小，磨粒磨损可分为凿削式、高应力碾碎式、低应力擦伤式3类。12§6-2磨损过程二、磨粒磨损磨粒磨损的主要特征是摩擦面

6、上有擦伤或因明显犁皱形成的沟槽，如图所示。沟槽可能是因磨粒对摩擦表面产生的微切削作用、塑性变形、疲劳破坏或脆性断裂产生的，或是它们综合作用的结果。13§6-2磨损过程三、接触疲劳接触疲劳是两接触材料作滚动或滚动加滑动摩擦时，交变接触压应力长期作用使材料表面疲劳损伤，局部区域出现小片或小块状材料剥落，而使材料磨损的现象，故又称表面疲劳磨损或麻点磨损，是齿轮、滚动轴承等工件常见的磨损失效形式。14接触疲劳的宏观形态特征是：接触表面出现许多痘状、贝壳状或不规则形状的凹坑(麻坑)，有的凹坑较深，底部有疲劳裂纹扩展线的痕迹，如图所示。15§6-3耐磨性及其测量

7、方法耐磨性是指材料抵抗磨损的性能，迄今还没有一个明确的统一指标，通常用磨损量表示。磨损量愈小，耐磨性愈高。磨损量的测量有称重法和尺寸法两种。称重法是用精密分析天平称量试样试验前后的质量变化确定磨损量。尺寸法是根据表面法向尺寸在试验前后的变化确定磨损量。16§6-3耐磨性及其测量方法常用磨损量的倒数或用相对耐磨性(ε)表征材料的耐磨性。即相对耐磨性的倒数亦称磨损系数。17§6-4提高材料耐磨性的途径一、减轻粘着磨损的主要措施(1)合理选择摩擦副材料。尽量选择互溶性少，粘着倾向小的材料配对，如非同种或品格类型、电子密度、电化学性质相差甚远的多相或化合物材

8、料；强度高不易塑变的材料。(2)避免或阻止两摩擦副间直接接触。增强氧化膜的稳定性，提高氧化膜与基体的结合力；