材料性能学 第六章

1、第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 第六章第六章材料的磨损性能材料的磨损性能 零件间的相对运动零件间的相对运动摩擦摩擦材料损耗破坏材料损耗破坏 材料的磨损不仅直接影响零件的使用寿命，还会材料的磨损不仅直接影响零件的使用寿命，还会 增加能耗，产生噪音和振动，造成环境污染，增加能耗，产生噪音和振动，造成环境污染， 因此，研究材料的磨损过程及规律，提高材料的因此，研究材料的磨损过程及规律，提高材料的 耐磨性，具有重要意义。耐磨性，具有重要意义。 本本 章章 重重 点点 1、材料的磨损方式、材料的磨损方式 2、材料的磨损机理、材料的磨损机理 3、影响

2、材料磨损的因素、影响材料磨损的因素 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 第一节第一节磨损的基本概念及类型磨损的基本概念及类型 一、摩擦与磨损的概念一、摩擦与磨损的概念 1、摩擦、摩擦 摩擦是相互接触物体间的一种阻碍运动的现象。摩擦是相互接触物体间的一种阻碍运动的现象。 摩擦力摩擦力 F = fN f摩擦系数摩擦系数f静静f动动 N 接触法向压力接触法向压力 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 2、磨损、磨损 在摩擦的作用下，材料表面逐渐分离出磨屑而在摩擦的作用下，材料表面逐渐分离出磨屑而 导

3、致材料不断损伤的现象导致材料不断损伤的现象 。 磨损的本质磨损的本质 材料表面局部变形和断裂，且这种变形与断裂材料表面局部变形和断裂，且这种变形与断裂 是反复进行的，具有动态特征。是反复进行的，具有动态特征。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 零件正常运行的磨损过程一般分三个阶段：零件正常运行的磨损过程一般分三个阶段： A、跑合阶段（、跑合阶段（OA段）段） 零件表面被逐渐磨平，实际接触面积不断增大。零件表面被逐渐磨平，实际接触面积不断增大。 材料表层产生应变硬化，磨损速率逐渐下降。材料表层产生应变硬化，磨损速率逐渐下降。 第第 六六 章章

4、 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 B、稳定磨损阶段（、稳定磨损阶段（AB段）段） 该段为一直线，斜率即磨损速率（常数），零件该段为一直线，斜率即磨损速率（常数），零件 正常工作阶段，零件正常工作阶段，零件的寿命取决于该阶段。的寿命取决于该阶段。 C、剧烈磨损阶段（、剧烈磨损阶段（BC段）段） 随着磨损量的增加，摩擦幅间隙增大，零件表面随着磨损量的增加，摩擦幅间隙增大，零件表面 质量恶化（强化层磨穿），质量恶化（强化层磨穿），润滑膜被破坏，引起润滑膜被破坏，引起 剧烈振动，磨损加剧，零件快速失效。剧烈振动，磨损加剧，零件快速失效。 第第 六六 章章 材材 料

5、料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 二、磨损的基本类型二、磨损的基本类型 根据磨损面损伤和破坏的形式，将磨损分为：根据磨损面损伤和破坏的形式，将磨损分为： 粘着磨损粘着磨损 磨料磨损磨料磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 麻点疲劳磨损麻点疲劳磨损 磨损类型在一定条件下，可以相互转化。磨损类型在一定条件下，可以相互转化。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 如图，摩擦副相对滑动速度与磨损类型的关系：如图，摩擦副相对滑动速度与磨损类型的关系： 解决实际磨损问题时，要根据工作条件，确定磨解决实际磨损问题时，要根据工作条件，确定磨 损类

6、型，才能采取有效措施，减少磨损。损类型，才能采取有效措施，减少磨损。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 第二节第二节磨损过程磨损过程 一、粘着磨损（咬合磨损）一、粘着磨损（咬合磨损） 1、产生原因、产生原因 材料表面某些接触点局部压应力超过屈服强度发生材料表面某些接触点局部压应力超过屈服强度发生 粘合，随后摩擦副相对运动时拽开（拉开）而产生粘合，随后摩擦副相对运动时拽开（拉开）而产生 的一种表面损伤磨损。的一种表面损伤磨损。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 第第 六六 章章 材材 料料

7、 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 2、产生条件、产生条件 摩擦副相对滑动速度小，接触面氧化膜脆弱，润摩擦副相对滑动速度小，接触面氧化膜脆弱，润 滑条件差，以及接触应力大以及机械性能相差不滑条件差，以及接触应力大以及机械性能相差不 大的摩擦副的滑动摩擦条件下。大的摩擦副的滑动摩擦条件下。 3、磨损特征、磨损特征 摩擦副表面产生大小不等的结疤。摩擦副表面产生大小不等的结疤。 （粘着点不断形成又不断破坏并脱落）（粘着点不断形成又不断破坏并脱落） 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 4、粘着磨损的两种形式、粘着磨损的两种形式

8、 a、若粘着点结合强度低于两侧材料，则沿接触若粘着点结合强度低于两侧材料，则沿接触 面剪断，磨损量较小，摩擦面较平滑，只有轻微面剪断，磨损量较小，摩擦面较平滑，只有轻微 擦伤（巴氏合金擦伤（巴氏合金钢的滑动摩擦）。钢的滑动摩擦）。 b、若粘着点的结合强度比两侧任一材料的强度若粘着点的结合强度比两侧任一材料的强度 都高时，分离面发生在强度较弱的材料上，被剪都高时，分离面发生在强度较弱的材料上，被剪 断的材料将转移到强度较高的材料上，结果，使断的材料将转移到强度较高的材料上，结果，使 软材料表面出现微小凹坑，硬材料表面形成微小软材料表面出现微小凹坑，硬材料表面形成微小 凸起。使得摩擦面变得粗糙，造

9、成进一步凸起。使得摩擦面变得粗糙，造成进一步磨损磨损 （加剧磨损）。（加剧磨损）。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 这种软材料向硬材料表面逐渐转移积这种软材料向硬材料表面逐渐转移积 累，最终使不同材料之间的摩擦副滑动变累，最终使不同材料之间的摩擦副滑动变 成同种材料之间的滑动，加剧磨损，严重成同种材料之间的滑动，加剧磨损，严重 时产生时产生咬死现象咬死现象。如，铅基合金轴瓦与钢。如，铅基合金轴瓦与钢 轴之间会产生上述情况。轴之间会产生上述情况。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 5、阿

10、查得（、阿查得（J.F.Archard）估算粘着磨损量的方法：）估算粘着磨损量的方法： 设在法向力设在法向力P作用下，摩擦面上有作用下，摩擦面上有n个微凸体接触粘着。个微凸体接触粘着。 接触面的真实面积为接触面的真实面积为d2/4，则，则n个相同的接触点同个相同的接触点同 时塑性接触时时塑性接触时,法向力法向力p sc d np 3 4 2 滑动滑动 d 磨损粉磨损粉 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 单位滑动距离内出现的接触点数单位滑动距离内出现的接触点数 N=n/d=4p/(3scd3)。 实际相对滑动中，软材料上被拉拽出半球的几率实际

11、相对滑动中，软材料上被拉拽出半球的几率 为为K，总拉拽出的磨损量，总拉拽出的磨损量W可表示为：可表示为： Hv pL K pL K L d d p KLKNVW sc sc 39 23 2 3 4 3 3 Hv为软材料硬度，为软材料硬度，Hv3sc V为接触点半球体积为接触点半球体积 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 粘着磨损系数粘着磨损系数K与接触压力的关系与接触压力的关系 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 6.影响粘着磨损的因素影响粘着磨损的因素 (1)脆性材料的抗粘着磨损能力比塑性

12、材料高。脆性材料的抗粘着磨损能力比塑性材料高。 (2)金属性质越是相近的，构成摩擦副时粘着磨损金属性质越是相近的，构成摩擦副时粘着磨损 也越严重。反之，金属间互溶程度越小，晶体结构也越严重。反之，金属间互溶程度越小，晶体结构 不同，原子尺寸差别较大，形成化合物倾向较大的不同，原子尺寸差别较大，形成化合物倾向较大的 金属，构成摩擦副时粘着磨损就较轻微。金属，构成摩擦副时粘着磨损就较轻微。 滑动轴承就是这样的例子，选用淬火钢轴与锡基滑动轴承就是这样的例子，选用淬火钢轴与锡基 或铝基轴瓦配对。在受力较小时，选用金属与塑或铝基轴瓦配对。在受力较小时，选用金属与塑 料配对都能减小粘着磨损。料配对都能减小

13、粘着磨损。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 (3)通过表面化学热处理，如渗硫、硫氮共渗、通过表面化学热处理，如渗硫、硫氮共渗、 磷化、软氮化等热处理工艺，使表面生成一化磷化、软氮化等热处理工艺，使表面生成一化 合物薄膜，或为硫化物，磷化物，含氮的化合合物薄膜，或为硫化物，磷化物，含氮的化合 物，使摩擦系数减小，起到减磨作用也减小粘物，使摩擦系数减小，起到减磨作用也减小粘 着磨损。着磨损。 (4)改善润滑条件。改善润滑条件。 (5)粘着磨损严重时表现为胶合。粘着磨损严重时表现为胶合。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能

14、能 2021年6月23日星期三 7.粘着磨损失效举例粘着磨损失效举例 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 二、磨粒磨损（磨料磨损、研磨磨损）二、磨粒磨损（磨料磨损、研磨磨损） 1、定义、定义 是摩擦副的一方表面存在的细微凸起或接触面间是摩擦副的一方表面存在的细微凸起或接触面间 存在硬质粒子时产生的磨损。存在硬质粒子时产生的磨损。 前者前者两体磨粒磨损，如锉削过程。两体磨粒磨损，如锉削过程。 后者后者三体磨粒磨损，如抛光过程。三体磨粒磨损，如抛光过程。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 2、

15、分类、分类 按磨粒受按磨粒受 的应力大小的应力大小 凿削式凿削式 高应力碾碎式高应力碾碎式 低应力擦伤式低应力擦伤式 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 磨粒对摩擦副表面作用的力分法向力和切向力。磨粒对摩擦副表面作用的力分法向力和切向力。 法向力在表面形成压痕；切向力推动磨料前进，法向力在表面形成压痕；切向力推动磨料前进， 产生浅长滑痕（切痕）。产生浅长滑痕（切痕）。 3、特征、特征 摩擦面上有擦伤或摩擦面上有擦伤或 沟槽（犁沟）。沟槽（犁沟）。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 4.磨料

16、磨损的机制磨料磨损的机制 微观切削微观切削 （2）微观犁沟）微观犁沟 （3）微观断裂（剥落）微观断裂（剥落） 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 5、磨粒切削磨损模型、磨粒切削磨损模型 压力压力P将硬材料的凸出部分或磨粒（圆锥体）压将硬材料的凸出部分或磨粒（圆锥体）压 入较软材料中入较软材料中 p/r2=3sc p=3scr2=Hvr2 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 被切削下来的软材料体积，即为磨损量被切削下来的软材料体积，即为磨损量W，可表，可表 示为示为W=r2Ltg p=3scr

17、2=Hr2 H PL K PL W sc tan 3 tan 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 6.影响磨粒磨损的因素影响磨粒磨损的因素 (1)磨料的硬度、大小及形状，磨粒的韧磨料的硬度、大小及形状，磨粒的韧 性、压碎强度等。性、压碎强度等。 (2)外界载荷大小、滑动距离及滑动速度。外界载荷大小、滑动距离及滑动速度。 (3)材料自身的硬度及内部组织材料自身的硬度及内部组织 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 三、接触疲劳（滚动轴承、齿轮）三、接触疲劳（滚动轴承、齿轮） 1、定义、定义 接触

18、疲劳是两接触材料作滚动或滚动加滑动摩擦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，使材料表面疲劳时，交变接触压应力长期作用，使材料表面疲劳 损伤，局部出现片状或块状剥落的现象损伤，局部出现片状或块状剥落的现象表面疲表面疲 劳磨损或麻点磨损。劳磨损或麻点磨损。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 2、特征、特征 接触表面出现许多痘状，贝壳接触表面出现许多痘状，贝壳状或不规则形状状或不规则形状 的麻坑（点）的麻坑（点） 麻点剥落（麻点剥落（0.10.2mm） 浅层剥落浅层剥落(0.20.4mm) 深层剥落深层剥落(0.

19、4mm) 接触疲劳与一般疲劳接触疲劳与一般疲劳 相似，只是裂纹形成相似，只是裂纹形成 过程长，而扩展阶段过程长，而扩展阶段 仅占总过程的很短时仅占总过程的很短时 间。间。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 接触疲劳的表面形貌接触疲劳的表面形貌 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 3、接触应力的概念、接触应力的概念 两物体相互接触时，在局部表面产生的压应力称两物体相互接触时，在局部表面产生的压应力称 为接触应力。为接触应力。 接触接触 点接触：滚珠轴承点接触：滚珠轴承 线接触：齿轮线接触：齿

20、轮 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 a、圆柱体的线接触应力、圆柱体的线接触应力 设有两圆柱体，半径分别为设有两圆柱体，半径分别为R1，R2，长度为，长度为L； 未变形前两者是线接触，施加法向力未变形前两者是线接触，施加法向力P后，因弹后，因弹 性变形成为面接触，接触面积为性变形成为面接触，接触面积为2bL，根据弹性，根据弹性 力学，接触压应力力学，接触压应力z沿沿2b（宽度）呈半椭圆规（宽度）呈半椭圆规 律分布。在接触面中心，压应力达到最大值。律分布。在接触面中心，压应力达到最大值。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性

21、能能 2021年6月23日星期三 E为综合弹性模量：为综合弹性模量： E1，E2两圆柱的弹性模数两圆柱的弹性模数 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 实际接触应力是三向压应力实际接触应力是三向压应力z、x、y， 最大切应力最大切应力yz45max，在，在Z=0.786b深处最大深处最大, 且且yz45max0.3 zmax 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 b、球体的点接触应力、球体的点接触应力 （滚珠与轴承套圈之间的接触）（滚珠与轴承套圈之间的接触） 第第 六六 章章 材材 料料 的的

22、磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 最大切应力最大切应力yz45max发生在发生在Z=0.786b深处深处 yz45max=0.3 max 以上为纯滚动时的值，若两接触物体既作滚动又以上为纯滚动时的值，若两接触物体既作滚动又 有滑动，则应附加切向摩擦力，最大切应力分布有滑动，则应附加切向摩擦力，最大切应力分布 如图如图: 当摩擦系数当摩擦系数f0.2时，最大时，最大 切应力位置移到材料表面，切应力位置移到材料表面， 此时接触疲劳裂纹源也移此时接触疲劳裂纹源也移 到表面。到表面。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 4、接触疲劳

23、过程、接触疲劳过程 当最大切应力超过材料屈服强度时，便在此处引当最大切应力超过材料屈服强度时，便在此处引 起塑性变形，经过多次循环作用后，裂纹便在此起塑性变形，经过多次循环作用后，裂纹便在此 处产生（萌生）。处产生（萌生）。 a、麻点剥落、麻点剥落 多发生在滚动多发生在滚动+滑动场合，最大切应力位置移至滑动场合，最大切应力位置移至 表层表层,f0.2，使表层材料累积损伤，结果在表层，使表层材料累积损伤，结果在表层 萌生裂纹。萌生裂纹。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 在此后的循环中，润滑油反复挤入裂纹内形成在此后的循环中，润滑油反复挤入裂

24、纹内形成 油楔，使裂纹沿与滚动方向倾斜角小于油楔，使裂纹沿与滚动方向倾斜角小于45方向方向 扩展（滚动扩展（滚动+滑动叠加）；滑动叠加）； 滑动摩擦力越大，倾角越小，当裂纹扩展到一滑动摩擦力越大，倾角越小，当裂纹扩展到一 定深度后，裂纹与表层材料间犹如受弯曲的悬定深度后，裂纹与表层材料间犹如受弯曲的悬 臂梁被折断臂梁被折断形成形成0.10.2mm的痘状凹坑，即的痘状凹坑，即 麻点剥落。麻点剥落。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 b、浅层剥落、浅层剥落 纯滚动或摩擦力很小纯滚动或摩擦力很小,f0.55时时 产生深层剥落（大块剥落）。产生深层

25、剥落（大块剥落）。 b、当切应力当切应力/抗切强度抗切强度=0.50.55时时 产生表层剥落和麻点剥落混合区。产生表层剥落和麻点剥落混合区。 c、当切应力、当切应力/抗切强度抗切强度0.5时时 产生麻点剥落。产生麻点剥落。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 影响接触疲劳寿命的若干因素影响接触疲劳寿命的若干因素 接触疲劳寿命首先取决于加载条件，特别是载荷接触疲劳寿命首先取决于加载条件，特别是载荷 大小。此外，还与许多其它因素有关，这里仅简大小。此外，还与许多其它因素有关，这里仅简 叙其中若干有代表性的因素。叙其中若干有代表性的因素。 1非金属

26、夹杂物非金属夹杂物 2马氏体含碳量马氏体含碳量 3剩余碳化物颗粒大小和数量剩余碳化物颗粒大小和数量 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 第三节第三节耐磨性及其测量方法耐磨性及其测量方法 一、材料的耐磨性一、材料的耐磨性 1、耐磨性：是指材料抵抗磨损的能力。、耐磨性：是指材料抵抗磨损的能力。 2、耐磨性的表征方法：通常用磨损量表示，、耐磨性的表征方法：通常用磨损量表示， 磨损量磨损量耐磨性耐磨性。 3、磨损量：用质量法或尺寸法衡量、磨损量：用质量法或尺寸法衡量 质量法：磨损前后的质量变化量（精密分析天平）。质量法：磨损前后的质量变化量（精密分析

27、天平）。 尺寸法：磨损前后的表面法向尺寸变化尺寸法：磨损前后的表面法向尺寸变化 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 4、比磨损量：单位摩擦距离，单位压力下的磨损量。、比磨损量：单位摩擦距离，单位压力下的磨损量。 5、相对耐磨性：、相对耐磨性： =标准试样的磨损量标准试样的磨损量/被测样的磨损量被测样的磨损量 6、磨损系数：、磨损系数：1/ 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 二、磨损试验方法二、磨损试验方法 1、磨损试验、磨损试验 实物试验实物试验与实际情况相同（似），结果可靠，与实际情况相

28、同（似），结果可靠， 但周期长，单因素的影响，难以分析。但周期长，单因素的影响，难以分析。 实验室试验实验室试验 周期短，成本低，易于控制各影响因素，但结果不能周期短，成本低，易于控制各影响因素，但结果不能 直接反映实际情况。直接反映实际情况。 （1）试样试验）试样试验 （2）台架试验）台架试验 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 销盘式销盘式 环块式环块式 往复运动式往复运动式 对滚式对滚式砂纸磨损式砂纸磨损式 快速磨损试验机快速磨损试验机 2、实验室常用摩擦磨损试验机、实验室常用摩擦磨损试验机 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损

29、损 性性 能能 2021年6月23日星期三 3、选择磨损试验方法的依据、选择磨损试验方法的依据 a、摩擦副运动方式：往复、旋转、摩擦副运动方式：往复、旋转 b、摩擦方式：滚动、滑动、复合、摩擦方式：滚动、滑动、复合 c、试样形状：尺寸、载荷、速度、温度、试样形状：尺寸、载荷、速度、温度 尽可能接近实际情况。尽可能接近实际情况。 注意问题注意问题 磨损试验结果分散性大，应做多次（磨损试验结果分散性大，应做多次（45次）次） 试验，取平均值。试验，取平均值。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 4.接触疲劳试验接触疲劳试验 常用接触疲劳实验机常用

30、接触疲劳实验机 双面对滚式双面对滚式 单面对滚式单面对滚式 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 止推式止推式 通过实验，测出通过实验，测出maxN曲线（接触疲劳曲线），曲线（接触疲劳曲线）， 即最大接触压应力与断裂周次曲线。即最大接触压应力与断裂周次曲线。 图中，水平线对应的应力为接触疲劳强度，斜线图中，水平线对应的应力为接触疲劳强度，斜线 为过载持久值。为过载持久值。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 接触疲劳极限的循环基数接触疲劳极限的循环基数N0，以不产生大量扩，以不产生大量扩 展性

31、麻点为依据展性麻点为依据 低碳钢低碳钢N0=24 106 周次周次 淬火淬火+回火钢回火钢N0=1020 106 周次周次 铸铁铸铁N0=（26） 106 周次周次 铜合金铜合金N0=（310） 106 周次周次 当应力低于接触疲劳强度时，经过相当数量的循当应力低于接触疲劳强度时，经过相当数量的循 环后，虽可能产生一些麻点，但均是非扩展性的。环后，虽可能产生一些麻点，但均是非扩展性的。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 当应力大于接触疲劳强度时，麻点不断长当应力大于接触疲劳强度时，麻点不断长 大，数量急剧增多。大，数量急剧增多。 测出完整的

32、接触疲劳曲线非常困难，一般只作测出完整的接触疲劳曲线非常困难，一般只作 过载区的接触疲劳寿命。过载区的接触疲劳寿命。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 第四节第四节提高材料耐磨性的途径提高材料耐磨性的途径 一、减轻粘着磨损的主要措施一、减轻粘着磨损的主要措施 1、合理选择摩擦副材料、合理选择摩擦副材料 互溶性少互溶性少 粘着倾向小粘着倾向小 选择非同种或晶格类型不同，选择非同种或晶格类型不同， 电子密度、电化学性质差异电子密度、电化学性质差异 大的材料配对。大的材料配对。 强度高不易塑变强度高不易塑变 保护价值高的一方保护价值高的一方 第第

33、 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 2、 避免避免 两摩擦两摩擦 副间直副间直 接接触接接触 增大氧化膜的稳定性，提高氧化增大氧化膜的稳定性，提高氧化 膜的附着力膜的附着力 降低表面粗糙度，提高实际接触降低表面粗糙度，提高实际接触 面积面积 改善润滑条件改善润滑条件 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 3 3、表面改性处理、表面改性处理 采用渗硫、渗磷、渗氮、复合采用渗硫、渗磷、渗氮、复合MoSMoS2 2、 PTFEPTFE复合等工艺，在接触面形成一层化复合等工艺，在接触面形成一层化 合合 物

34、或非金属层（或复合涂层），既防止物或非金属层（或复合涂层），既防止 粘粘 着又降低摩擦系数。着又降低摩擦系数。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 4.工作条件的影响工作条件的影响 （1）摩擦速度一定时，粘着磨损量随接触压力）摩擦速度一定时，粘着磨损量随接触压力 的增大而增加，而在接触一定的情况下，粘着磨的增大而增加，而在接触一定的情况下，粘着磨 损量也随滑动摩擦速度的增加而增加，但达到某损量也随滑动摩擦速度的增加而增加，但达到某 一极大值后，又随滑动摩擦速度增加而减小一极大值后，又随滑动摩擦速度增加而减小 （2）提高光洁度，将增加抗粘着磨损

35、能力，）提高光洁度，将增加抗粘着磨损能力， 但光洁度过高，反而润滑剂不能储存于摩擦面但光洁度过高，反而润滑剂不能储存于摩擦面 内而促进粘着，在摩擦面内维持良好的润滑状内而促进粘着，在摩擦面内维持良好的润滑状 态能显著降低粘着磨损量。态能显著降低粘着磨损量。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 二、减轻磨粒磨损的主要措施二、减轻磨粒磨损的主要措施 1、低应力磨粒磨损：、低应力磨粒磨损： 提高表面硬度提高表面硬度 （表面淬火、渗碳、渗氮、涂层等）。（表面淬火、渗碳、渗氮、涂层等）。 2、高应力、冲击载荷、高应力、冲击载荷 下的磨粒磨损下的磨粒磨损

36、 基体强化基体强化 （等温淬火（等温淬火贝氏体）贝氏体） 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 3、改善、改善 第二相第二相 的数量、的数量、 形态、形态、 分布情分布情 况，提况，提 高耐磨高耐磨 粒磨损粒磨损 能力。能力。 碳化物碳化物 脆性相脆性相弥散分布弥散分布 耐磨性耐磨性 残余奥氏体残余奥氏体 韧性相韧性相 基体韧性基体韧性 4、机件、润滑油防尘，经常过滤润滑油，、机件、润滑油防尘，经常过滤润滑油，除去磨粒。除去磨粒。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 5、摩擦副硬度合理、摩擦副

37、硬度合理 Hm = 1.3Ha 摩擦副硬度摩擦副硬度磨粒硬度磨粒硬度 6、耐磨钢、耐磨钢 高锰钢高锰钢Mn13 淬火后淬火后 单相奥氏体单相奥氏体 冲击载荷冲击载荷 -碳化物碳化物沿滑移面产生沿滑移面产生 表层硬度急剧提高，心部表层硬度急剧提高，心部 仍保持良好的韧性。仍保持良好的韧性。 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 7.断裂韧度也影响金属材料磨粒磨损断裂韧度也影响金属材料磨粒磨损 耐磨性耐磨性 KIC 耐耐 磨磨 性性 和和 硬硬 度度 12 3 1.磨损受断裂过程控制，磨损受断裂过程控制， 耐磨性随耐磨性随KIC提高而提高提高而提高 2.当硬度跟断裂韧度配当硬度跟断裂韧度配 合最佳时，耐磨性最高合最佳时，耐磨性最高 3.耐磨性随硬度降低而耐磨性随硬度降低而 下降，可见磨粒磨损抗下降，可见磨粒磨损抗 力不唯一决定于硬度，力不唯一决定于硬度， 还与材料的韧性有关还与材料的韧性有关 第第 六六 章章 材材 料料 的的 磨磨 损损 性性 能能 2021年6月23日星期三 三、提高接触疲劳抗力的措施三、提高接触疲劳抗力的措施 1、采用脆性氧化物含量低的钢材，或在钢中形成、采用脆性氧化物含量低的