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金属的磨损与接触疲劳 2/34 二、耐磨性 耐磨性是材料抵抗磨损的性能。通常用磨损量来表示材料的耐磨性，磨损量越小，耐磨性越高。 1、磨损量 (1) 线磨损：试样摩擦表面法线方向的尺寸减小。 (2) 体积磨损：试样体积减小。 (3) 质量磨损：试样的质量损失。 (4) 比磨损量：磨损量／(摩擦距离·压力) 。 2、耐磨性：1／磨损量。 第1页/共33页 3/34 3、相对耐磨性 4、磨损系数：1/ε。 第2页/共33页 4/34 按磨损机理分为：粘着磨损、磨粒磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损(接触疲劳)、腐蚀磨损和微动磨损。 一、粘着磨损(咬合磨损) 1、定义： 相接触的两种材料由于表面某些接触点局部正压力超过该处的屈服强度以致发生粘合并拽开而产生的一种表面损伤磨损。 §7.2 磨损的类型 第3页/共33页 5/34 2、产生机理 滑动摩擦条件下，摩擦副双方接触时，局部突起的表面在压载荷下因应力较高引起塑性变形，使表面氧化膜、润滑膜破裂暴露出新鲜、洁净表面，接触面间原子间距极小，产生原子间的键合作用，即冷焊(粘着)。 继续滑动中，粘着点受剪切应力被剪断→转移脱落→形成磨屑；该过程反复进行→粘着磨损。 第4页/共33页 6/34 图7-2 粘着磨损表面形貌 摩擦副一方金属表面常粘附一层很薄的转移膜，并伴有化学成分变化→判断粘着磨损的主要特征。 图7-3 粘着磨损过程示意图 第5页/共33页 7/34 (1) 粘着点强度比一方金属强时磨损量大，表面较粗糙，甚至产生咬死。 (2) 粘着点强度比双方金属都低时，磨损量小，摩擦面较平滑。 (3) 粘着点比双方金属都高时，剪断可发生在摩擦金属的任何一方，较软金属的磨损量大。 第6页/共33页 8/34 3、磨损量的估算 粘着磨损量正比于法向载荷F，滑动距离L，(软材料压缩屈服强度或硬度)。 4、磨损表面特征：大小不等的结疤。 第7页/共33页 9/34 5、影响粘着磨损的因素P142 材料特性、法向力、滑动速度及温度。 6、改善粘着磨损耐磨性的措施 (1) 选择合适的摩擦副材料 强、硬度高则不易粘着； 互溶性小的材料不易粘着：晶格类型不同、晶格间距相差大、电化学性质相差大的材料组成摩擦件，粘着倾向小。 第8页/共33页 10/34 (2) 避免或阻止摩擦副(原子)间直接接触 使用润滑剂，改善表面润滑条件； 增强氧化膜的稳定性，提高氧化膜与基体的结合力；表面化学热处理。 (3) 降低表面粗糙度； 但并非越光滑越好，需要考虑润滑剂储存。 (4) 减小摩擦滑动速度，降低接触压应力。 第9页/共33页 11/34 二、磨粒磨损(磨料磨损，研磨磨损) 1、定义 当摩擦副一方表面存在坚硬的细微凸起，或在接触面之间存在着硬粒子时所产生的一种磨损。前者称两体磨粒磨损，后者称三体磨粒磨损。微观断裂。 第10页/共33页 12/34 图7-4 两体和三体磨粒磨损 第11页/共33页 13/34 2、机理 由于一方的硬度比另一方大得多，或存在硬质粒子，对材料的创槽作用而损耗。 具体机制：切削作用；塑性变形；疲劳破坏；脆性断裂。 圆钝的磨粒或材料塑性较高时：首先形成犁沟但并不剥落(应力集中小，不易产生裂纹)。经反复、多次塑性变形后形成裂纹，最终剥落。 尖锐的磨粒或材料脆性较高时，直接产生切削、剥落，留下犁沟。 第12页/共33页 14/34 3、磨损量的估算 图7-5 磨粒磨损示意图 第13页/共33页 15/34 4、磨粒磨损表面特征：犁沟、擦伤。 图7-3 磨粒磨损表面形貌 第14页/共33页 16/34 5、降低磨粒磨损的措施 (1) 影响因素 材料硬度高，磨损量小，耐磨性高； 但过高反而不利——韧度低 还与材料的韧性有关。 耐磨性与硬度、断裂韧度之间的关系(教材图7-8和7-9) (2) 改善磨粒磨损的措施(P147) 第15页/共33页 17/34 图7-4 耐磨性、硬度与断裂韧性关系 图7-5 磨损体积与硬度比(磨粒硬度与材料硬度之比)