第六章+材料的磨损性能..pptVIP

第六章 材料的磨损性能 一、摩擦与磨损的概念 摩擦 摩擦是接触物体间的的一种阻碍物体运动的现象，这种阻力为摩擦力。 磨损 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。 §6-1 磨损的基本概念及类型 磨损曲线 磨损过程：跑合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。 磨损性能指标： 绝对磨损量 相对耐磨性ε 磨损 表面疲劳磨损（接触疲劳） 腐蚀磨损 磨粒磨损 粘着磨损 磨损 复合磨损 滑动磨损 滚动磨损 二. 磨损的分类： 磨损量与滑动速度及载荷的关系 一. 粘着磨损 粘着磨损：又称咬合磨损，是在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速度较小（钢小于1m/s）时发生的。 原因：由于缺乏润滑油，摩擦副表面无氧化膜，且单位法向载荷很大，以致接触应力超过实际接触点处屈服强度而产生的一种磨损。 Al-Sn轴瓦的粘着磨损 特点：表面有结疤 §6-2 磨损过程 粘着磨损过程 粘着磨损过程： 接触——塑性变形——表面膜（包括油膜）破裂——粘着（冷焊）——剪断接点——再粘着。 磨损量的计算 粘着磨损模型示意图 有n个接触点，材料单项压缩屈服强度σsc，法向力： 磨损量： Hv是软材料的硬度，Hv≈3σsc，L是滑动长度， K是软材料上被拉拽出半球的几率，也称粘着磨损系数，决定于摩擦条件和摩擦副材料。 影响因素 塑性材料比脆性材料易于粘着； 互溶性大的材料（相同金属或晶格类型、点阵常数、电子密度、电化学性质相近的金属）粘着倾向大； 单相金属比多相金属粘着倾向大； 固溶体比化合物粘着倾向大； 在摩擦速度一定时，粘着磨损量随法向力的增加而增加。试验表明接触应力超过材料硬度的三分之一，粘着磨损量急剧增加。 在法向应力一定时，粘着磨损量随滑动速度的增加而增加，但达到某一极大值后又随滑动速度的增加而减小。 摩擦副表面粗糙度、表面温度以及润滑状态对粘着磨损有较大影响。 摩擦副配对材料的选择 基本原则是配对材料的粘着倾向应比较小，如选用互溶性小的材料、表面易形成化合物的材料、金属与非金属等配对。 表面改性 采用表面化学热处理改变材料表面状态，可有效减轻粘着磨损。如渗碳、磷化、氮碳共渗处理等以及增强表面氧化膜的稳定性和结合强度。 改变摩擦条件 控制摩擦滑动速度和接触压应力，降低表面粗糙度等，可使粘着磨损大为减轻。 改善润滑条件，阻止金属之间直接接触，以及也都可以减轻粘着磨损。 改善粘着磨损耐磨性的措施 二. 磨粒磨损 磨粒磨损又称磨料磨损、研磨磨损。 磨粒磨损是当摩擦副一方表面存在坚硬的细微突起，或者在接触面之间存在着其他粒子时所产生的一种磨损。 磨粒磨损分为两体磨粒磨损和三体磨粒磨损。 两体磨粒磨损和三体磨粒磨损 磨粒磨损的概念及机理 磨料磨损 类型 产生条件 破坏形式 实例 凿削式磨料磨损 磨料对材料表面产生高应力碰撞 从材料表面凿削下大颗粒的金属，被磨表面有较深的沟槽。 挖掘机斗齿，破碎机的锤头等 高应力碾碎式磨料磨损 磨料与金属表面接触处的最大应力大于抗压强度 韧性材料疲劳剥落，脆性材料碎裂剥落。 球磨机衬板，轧碎机滚筒等 低应力擦伤式磨料磨损 磨料对表面的作用力小于抗压强度 表面产生擦伤或切削痕迹。 犁铧、溜槽等 磨料磨损的机理：微量切削理论、疲劳破坏理论、凿削理论。 磨损量的计算 磨损量与接触应力、活动距离成正比，与抗压屈服强度、硬度成反比，与硬材料凸出部分或磨粒形状有关。 磨粒磨损影响因素 硬度的影响：金属材料对磨粒磨损的抗力与H/E成比例，H为材料硬度。 弹性模量对组织不敏感，所以机件抵抗磨粒磨损的能力主要与材料硬度成正比。所以材料越高，其抗磨粒磨损的能力也越好。 断裂韧度：影响金属磨粒磨损的耐磨性 耐磨性、硬度与断裂韧度的关系示意图 细化晶粒：由于能提高屈服强度、硬度及静载塑性，所以也提高耐磨性。 加工硬化：对金属材料抗磨粒磨损的影响，因磨损类型不同而有不同。 在低应力擦伤性磨粒磨损时，加工硬化对材料的耐磨性没有影响； 在高应力碾碎性磨粒磨损时，加工硬化能显著提高耐磨性。 在磨粒硬度低于金属硬度的软磨粒磨损情况下，磨损机理将会变化，所以耐磨性的影响因素也会发生变化。 磨损体积与硬度比的关系 （磨粒硬度与材料硬度之比） 改善磨粒磨损耐磨性的措施 对于以切削作用为主要机理的磨粒磨损应增加材料硬度，这是提高耐磨性最有效的措施。 根据机件服役条件，合理选择耐磨材料，例如在高应力冲击载荷下，要选用高锰钢Mn13，利用其高韧性和高的加工硬化能力，可提高耐磨性。 采用渗碳