第三章_磨损及磨损理论简析.ppt

表面层状态的影响： a.表层硬度 通常增加材料硬度可以提高抗疲劳磨损能力, 但硬度过高, 材料脆性增加, 反而会降低接触疲劳寿命。 例如： 对轴承钢而言，当表面的硬度为62 HRC左右时，轴承的平均使用寿命最高，如图所示。 b.心部硬度 承受接触应力的零件，必须有适当的心部硬度。若心部硬度太低，则表面和心部的硬度梯度太陡，使得硬化层的过渡区产生裂纹，容易产生表层压碎现象。实践表明：心部硬度在35～40 HRC范围内较适宜。 c.硬化层深度 渗碳钢或其他表面硬化钢的硬化层厚度影响抗疲劳磨损能力。 硬化层太薄时, 疲劳裂纹将出现在硬化层与基体的连接处, 容易形成表层剥落。选择硬化层厚度应使疲劳裂纹产生在硬化层内。 d.硬度匹配 硬度匹配直接影响接触疲劳寿命。 例如：在齿轮副的硬度选配时，因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，所以对于软齿面，一般要求小齿轮硬度大于大齿轮硬度，这样小齿轮不易出现疲劳磨损失效，达到大小齿轮使用寿命等长的目的。 表面粗糙度的影响： 对于滚动或滚滑摩擦副来说，表面粗糙度应当尽量低些，特别是硬度较高的零件，表面粗糙度更应该低些，但是表面粗糙度也有个最佳值，过低的表面粗糙度对提高疲劳磨损寿命的影响不大。 例如：滚动轴承的粗糙度为Ra0.2的接触疲劳寿命比Ra 0.4的高2-3 倍; Ra0.1的比Ra0.2的高1倍; Ra0.05比Ra0.1高0.4倍；粗糙度低于Ra0.05对寿命影响甚微。 润滑的影响： 润滑油粘度愈高，则接触部分的应力愈接近平均分布，相对地降低了最大接触应力，因而抗疲劳磨损的能力就愈高；油的粘度愈低，愈易渗入裂纹中，加速裂纹扩展，降低了寿命。 润滑油中含水量过多(腐蚀作用)对疲劳磨损有较大影响，必须严格控制含水量。 润滑油中适当加入固体润滑剂如MoS2或硫化润滑脂，可在接触表面层形成一层坚固薄膜，减少摩擦，从而提高抗疲劳磨损性能。 4、腐蚀磨损 定义：摩擦过程中, 由于机械作用以及金属表面与周围介质发生化学或电化学反应，共同引起的表面损伤。 分类：由于介质的性质、作用于摩擦面的状态以及摩擦材料性能等的不同，腐蚀磨损可分为：氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损、气蚀和微动磨损。 (3)氧化磨损: 氧化磨损机理： 当金属摩擦副在氧化性介质中工作时, 表面生成一层氧化膜，避免金属间的直接接触，在摩擦过程中，表面所生成的氧化膜被磨掉, 但又很快地形成新的氧化膜，如此周而复始，这个过程所造成的材料损伤为氧化磨损。 可见氧化磨损是化学氧化和机械磨损两种作用相继进行的过程。 由于大气中含有氧，因此氧化磨损是最常见的一种磨损形式，一般氧化磨损率较其他磨损轻微的多。 若形成的是脆性氧化膜，由于氧化膜与基体连结的抗剪切强度较差, 其磨损速率大于氧化速率, 所以磨损量大。 若形成的是韧性氧化膜, 由于氧化膜与基体连结处的抗剪切强度较高, 其磨损速率小于氧化速率, 氧化膜能起减摩耐磨作用, 所以氧化磨损量较小。 氧化磨损的影响因素 a.滑动速度的影响 在载荷不变的条件下，磨损类型与速度都随滑动速度而变化，如图所示。 当滑动速度很小时，摩擦表面被Fe2O3覆盖，主要是氧化磨损，磨损量很小。 随速度的增大，氧化膜破裂，金属的直接接触，转化为粘着磨损，磨损量显著增大。 滑动速度再高，摩擦温度上升，有利于氧化膜形成Fe3O4，表面生成又转为氧化磨损，磨损量又减小。 如摩擦速度再增大，将再次转化为粘着磨损，且磨损剧烈。 b.载荷的影响 下图是滑动速度保持一定而改变载荷所得到的钢对钢磨损实验结果。随着载荷的增大，磨损由氧化磨损转变为粘着磨损。 载荷小产生氧化磨损, 磨屑主要是Fe2O3；当载荷达到W0后, 磨屑是FeO、Fe2O3 和Fe3O4的混合物。 载荷超过Wc以后, 便转入危害性的粘着磨损。 c.氧化膜硬度的影响 磨损与氧化膜硬度值H0，基体金属硬度值H有关。 若H0 H，氧化膜容易破碎，产生磨损。 若H0 ≈H，在小载荷引起小变形时，氧化膜和基体金属同时变形，氧化磨损小些，若变形量大，则氧化膜同样容易破碎，产生磨损。 若H0与H都很高，载荷引起的变形小，氧化膜不易破碎，此时的耐磨性好。 d.介质含氧量的影响 介质含氧量会直接影响磨损率。金属在还原性气体、惰性气体、纯氧介质中，其磨损量都比在空气中大。这是因为空气中所形成的氧化膜强度高，与基体金属结合牢固的缘故。 e.润滑状态的影响 用油脂润滑时，油脂除了起减磨作用外，又隔绝摩擦表面与空气中氧的直接接触，使氧化膜的生成速度减缓，但油脂与氧的反应，生成酸性氧化物，会腐蚀摩擦面。 生产中有时利用危害性小的腐蚀磨损以防止危害性大的粘