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1、8金屬的磨損與接觸疲勞現(xiàn)代設計與分析研究所何雪浤18金屬的磨損與接觸疲勞磨損是降低機器工作效率、準確度甚至使其報廢的一個重要原因，同時也增加了材料的消耗。因此，生產(chǎn)上總是力求提高零件的耐磨性，從而延長其使用壽命。28金屬的磨損與接觸疲勞8.1摩擦及磨損的概念8.2磨損機制及影響因素8.3磨損試驗方法8.4接觸疲勞復習思考題38.1摩擦及磨損的概念8.1.1摩擦8.1.2磨損及磨損的類型8.1.3耐磨性評價48.1.1摩擦1.兩個相互接觸的物體或物體與介質(zhì)之間在外力作用下，發(fā)生相對運動，或者具有相對運動的趨勢時，在接觸表面上所產(chǎn)生的阻礙作用稱為摩擦。2.阻礙相對運動的阻力稱為摩擦力。摩擦力的方
2、向總是沿著接觸面的切線方向，跟物體相對運動方向相反，阻礙物體間的相對運動。3.摩擦力(F)與施加在摩擦面上的法向壓力(p)之比稱為摩擦系數(shù)，以μ表示，即μ=F/p。58.1.1摩擦4.按照兩接觸面運動方式的不同，可以將摩擦分為：①滑動摩擦：指的是一個物體在另一個物體上滑動時產(chǎn)生的摩擦。②滾動摩擦：指的是物體在力矩作用下，沿接觸表面滾動時的摩擦。實際上，發(fā)生滾動摩擦的零件或多或少地都帶有滑動摩擦，呈現(xiàn)出滾動滑動的復合式摩擦。68.1.2磨損及磨損的類型磨損：物體相互接觸并作相對運動時由于摩擦造成的物體表面損傷。磨損分類方法：按環(huán)境和介質(zhì)分：流體磨損、濕磨損、干磨損按表面接觸性質(zhì)分：金屬—流體磨
3、損、金屬—金屬磨損、金屬—磨料磨損基于磨損的破壞機制分類磨損機制：在磨損過程中材料是如何從表面破壞和脫落的，這里包括了磨損過程中接觸表面發(fā)生的物理、化學和力學方面的變化、力的分布、大小和方向及其在表層和次表層發(fā)生的作用、同時還包括磨屑是怎樣形成和如何從接觸面脫落的。78.1.2磨損及磨損的類型磨損的類型①粘著磨損；②磨料磨損；⑧腐蝕磨損；④微動磨損；⑤表面疲勞磨損(接觸疲勞)。88.1.2磨損及磨損的類型磨損類型并非固定不變，在不同的外部條件和不同材料特性情況下，損傷類型會發(fā)生轉(zhuǎn)化，由一種損傷機制變成另一種損傷機制。外部條件主要指摩擦類型(滾動或是滑動)、摩擦表面的相對滑動速度和接觸壓力的大
4、小。材料特性包括：①金屬與氧的化學親和力以及形成的氧化膜性質(zhì)；②金屬在常溫和高溫下抗粘著能力；⑧金屬的力學性能；④金屬的耐熱性；⑤金屬與潤滑劑相互作用的能力。9磨損分類及特點10磨損量與滑動速度和載荷的關系壓力一定滑動速度一定118.1.3耐磨性評價耐磨性是材料抵抗磨損的一個性能指標，可用磨損量來表示。顯然，磨損量愈小，耐磨性愈高。磨損量隨摩擦行程的關系一般分為三個階段(1)跑合階段：磨損速率減慢。(2)穩(wěn)定磨損階段：磨損速率不變。(3)劇烈磨損階段：磨損速率急劇增加。128.1.3耐磨性評價磨損量的表示方法基本表示法（與時間相關）用摩擦表面法向尺寸減少來表示，稱為線磨損量。用體積的減少量來
5、表示，稱為體積磨損量。用重量的減少量來表示，稱為重量磨損量?？紤]了時間性的磨損特性表示磨損強度：單位摩擦行程的磨損量，單位為μm/m或mg/m；磨損率：單位時間的磨損量，單位為μm/h或mg/h。相對耐磨性(ε)：用磨損量的倒數(shù)來表示所研究材料的耐磨性。13磨損時間及其導數(shù)曲線（a）磨損量與時間或行程關系曲線；（b）磨損速率與時間或行程關系曲線148.2磨損機制及影響因素8.2.1粘著磨損8.2.2磨料磨損8.2.3腐蝕磨損8.2.4微動磨損158.2.1粘著磨損粘著磨損又稱擦傷，咬合磨損。它是通過零件表面某些接觸點在高的局部壓力下發(fā)生粘合，在相互滑動時，粘著點又分開，接觸面上有金屬磨屑被拉
6、拽出來，這種過程反復進行很多次，便導致了表面的損傷。168.2.1粘著磨損由于粘著點與兩邊材料強度之間的差別，當粘著部分分離時，可以出現(xiàn)兩種情況：若粘著點的結(jié)合強度低于兩邊金屬時，分離將從接觸面分開，這時兩基體材料內(nèi)部變形小，摩擦面顯得較平滑，只有輕微的擦傷，稱為輕微磨損；若粘著點的結(jié)合強度比兩邊任一金屬強度都高時，分離面便發(fā)生在強度較弱的金屬內(nèi)部，被撕裂的金屬將轉(zhuǎn)移到強度較高的另一摩擦副材料上，這樣，在一個表面上形成微小的凹坑，而在另一表面上則形成了微小的凸起，使摩擦面變得更粗糙，從而又造成進一步的損傷。178.2.1粘著磨損減少粘著磨損的措施（1）合理選擇摩擦副材料。當摩擦副是由容易產(chǎn)生
7、粘著材料組成時，則磨損量大。兩種性質(zhì)相近的金屬所組成的摩擦副，粘著傾向大，容易磨損；脆性材料比塑性材料的抗粘著能力大；熔點高，再結(jié)晶溫度高的金屬抗粘著性好；從結(jié)構(gòu)上看，多相合金比單相合金粘著性??；生成的金屬化合物為脆性化合物時，粘著的界面易剪斷分離，則使磨損減輕；當金屬與非金屬材料(如某些聚合物材料)配對時具有較好的抗粘著能力。188.2.1粘著磨損減少粘著磨損的措施（2）環(huán)境的影響暴露于空氣中工作的零件，大
