材料性能及测试课件-第4章材料的磨损性能 1

1、第四章第四章 材料的磨损性能材料的磨损性能 一、概一、概 述述 但是，据统计约有但是，据统计约有80%左右的机械零件是由于磨损而报废或左右的机械零件是由于磨损而报废或失效。磨损不仅消耗材料，浪费能源，并直接影响到机器的寿失效。磨损不仅消耗材料，浪费能源，并直接影响到机器的寿命和可靠性。固此，对磨损的研究引起了人们的极大关注。命和可靠性。固此，对磨损的研究引起了人们的极大关注。 有些磨损是有益的，如有些磨损是有益的，如“研磨研磨”，可使零件表面粗糙度减小，可使零件表面粗糙度减小，使刀刃变得锋利。使刀刃变得锋利。相互接触的物体发生相对运动，其表面间发生相互接触的物体发生相对运动，其表面间发生摩擦摩

2、擦，致使表层材，致使表层材料不断损失、转移或产生残余变形，物体表面发生料不断损失、转移或产生残余变形，物体表面发生磨损磨损。摩擦摩擦：相互接触的两个物体有相对运动或相对运动的趋势，在其：相互接触的两个物体有相对运动或相对运动的趋势，在其接触界面上出现阻碍相对运动的现象，该阻力称为接触界面上出现阻碍相对运动的现象，该阻力称为摩擦力摩擦力。其方。其方向与引起相对运动的切线方向相反，可用向与引起相对运动的切线方向相反，可用接触面法向方向压力与接触面法向方向压力与摩擦系数的乘积摩擦系数的乘积表示：表示： 磨损磨损：物体表面相互摩擦，材料表面逐渐分离出磨屑，致使材料：物体表面相互摩擦，材料表面逐渐分离出

3、磨屑，致使材料损伤的现象。损伤的现象。摩擦是磨损的原因，磨损是摩擦的结果。摩擦是磨损的原因，磨损是摩擦的结果。机件间摩擦磨损引起失机件间摩擦磨损引起失效叫效叫磨损失效磨损失效。= F/N 一、概一、概 述述轨道磨损轨道磨损弓网：大电流下的摩擦磨损弓网：大电流下的摩擦磨损 水中航行体水中航行体的主要能源和动力被用来的主要能源和动力被用来克服行进中的阻力，其中克服行进中的阻力，其中摩擦阻力摩擦阻力占最大占最大成分成分( (水下水下80%)；对于诸如输油管道这类；对于诸如输油管道这类管道运输，其能量几乎全部被用来克服流管道运输，其能量几乎全部被用来克服流固表面的摩擦阻力。固表面的摩擦阻力。卫星飞轮卫

4、星飞轮 轴承润滑油轴承润滑油 耐磨轴承材料耐磨轴承材料 稳定的微量供油技术稳定的微量供油技术航空发动机航空发动机 叶片和摩擦阻尼器叶片和摩擦阻尼器 叶片的故障要占发动机振动故障的叶片的故障要占发动机振动故障的70%以上以上 压气机盘与涡轮盘压气机盘与涡轮盘(1) 主要磨损类型发生主要磨损类型发生条件条件、特征特征和和变化规律变化规律; ;(2) 磨损的磨损的影响因素影响因素, , 包括摩擦副材料、表面形态、润滑状况、环包括摩擦副材料、表面形态、润滑状况、环 境条件境条件, , 以及滑动速度、载荷、工作温度等工况参数以及滑动速度、载荷、工作温度等工况参数; ;(3) 磨损的磨损的模型模型与磨损与

5、磨损计算计算; ;(4) 提高材料耐磨性的提高材料耐磨性的措施措施; ;(5) 磨损研究的磨损研究的测试技术测试技术与实验分析方法。与实验分析方法。2、磨损研究的主要内容：磨损研究的主要内容：6.1 磨损的概念和类型磨损的概念和类型6.2 磨损过程磨损过程6.3 耐磨性指标及其测试耐磨性指标及其测试6.4 提高耐磨性的途径提高耐磨性的途径目 录 6.5 补充：炭炭复合材料的磨损补充：炭炭复合材料的磨损1.1 摩擦摩擦 相互接触的两个物体在外力作用下相互接触的两个物体在外力作用下 有相对运动或相对运动的趋势，接有相对运动或相对运动的趋势，接 触界面上出现阻碍相对运动的阻力，触界面上出现阻碍相对运

6、动的阻力， 该阻力称为该阻力称为摩擦力摩擦力，其方向与引发相，其方向与引发相 对运动切线方向相反，可用接触面对运动切线方向相反，可用接触面 法向方向压力与摩擦系数的乘积表示：法向方向压力与摩擦系数的乘积表示：6.1 磨损的概念和类型磨损的概念和类型一、摩擦与磨损的概念一、摩擦与磨损的概念FN1.2 摩擦的分类摩擦的分类 按相对运动的位移特征分类：按相对运动的位移特征分类： 滑动摩擦滑动摩擦：两接触物体接触点：两接触物体接触点具有不同速度和具有不同速度和(或或)方向方向时的摩擦；时的摩擦； 滚动摩擦滚动摩擦：两接触物体接触点的：两接触物体接触点的速度大小和方向相同速度大小和方向相同时的摩擦；时的

7、摩擦； 自旋摩擦自旋摩擦：两接触物体环绕其：两接触物体环绕其接触点处的公法线相对旋转接触点处的公法线相对旋转时的摩擦。时的摩擦。 摩擦按摩擦副运动状态可分为：摩擦按摩擦副运动状态可分为： 静摩擦静摩擦：两物体表面产生接触，有相对运动趋势但尚未产生相对运动：两物体表面产生接触，有相对运动趋势但尚未产生相对运动时的摩擦；时的摩擦； 动摩擦动摩擦：两相对运动表面之间的摩擦。：两相对运动表面之间的摩擦。 6.1 磨损的概念和类型磨损的概念和类型一、摩擦与磨损的概念一、摩擦与磨损的概念 按表面润滑状态分类：按表面润滑状态分类： 干摩擦干摩擦：两表面之间即无润滑剂又无湿气的摩擦；：两表面之间即无润滑剂又无

8、湿气的摩擦； 边界摩擦边界摩擦：边界膜隔开相对运动表面时的摩擦；：边界膜隔开相对运动表面时的摩擦； 流体摩擦流体摩擦：以流体层隔开相对运动表面时的摩擦；：以流体层隔开相对运动表面时的摩擦； 混合摩擦混合摩擦：半干摩擦和半流体摩擦的统称。：半干摩擦和半流体摩擦的统称。1.2 摩擦的分类摩擦的分类一、摩擦与磨损的概念一、摩擦与磨损的概念6.1 磨损的概念和类型磨损的概念和类型一、摩擦与磨损的概念一、摩擦与磨损的概念6.1 磨损的概念和类型磨损的概念和类型Stribeck曲线曲线：不同摩擦状态下，材料表现出的摩擦系数不同不同摩擦状态下，材料表现出的摩擦系数不同。1.2 摩擦的分类摩擦的分类一、摩擦与

9、磨损的概念一、摩擦与磨损的概念 磨损过程：磨损过程： 3) 剧烈磨损阶段剧烈磨损阶段: 磨损速率急剧增加。磨损速率急剧增加。 2) 稳定磨损阶段稳定磨损阶段: 磨损速率稳定；磨损速率稳定； 1) 跑合跑合(磨合磨合)阶段阶段: 磨损速率下降；磨损速率下降； 2、磨损：、磨损： 物体表面相互摩擦，材料表面逐渐分离出磨屑，致使材料损伤的现象。物体表面相互摩擦，材料表面逐渐分离出磨屑，致使材料损伤的现象。 磨屑的形成也是一个变形和断裂的过程。磨屑的形成也是一个变形和断裂的过程。6.1 磨损的概念和类型磨损的概念和类型 耐磨性耐磨性耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的能力。是材料抵抗磨损的能力。通常用试样摩擦

10、表面法相方向尺寸的减小（通常用试样摩擦表面法相方向尺寸的减小（线磨损线磨损）、试样体积或质）、试样体积或质量的损失来表示（量的损失来表示（体积磨损或质量磨损体积磨损或质量磨损）。）。比磨损量比磨损量一、摩擦与磨损的概念一、摩擦与磨损的概念6.1 磨损的概念和类型磨损的概念和类型二、二、磨磨损的基本类型损的基本类型 磨损是多种因素相互影响的复杂过程，其具体类型也有多种分类：磨损是多种因素相互影响的复杂过程，其具体类型也有多种分类：6.1 磨损的概念和类型磨损的概念和类型 a 粘着磨损粘着磨损(Adhesive Wear)：材料表面某些接触点局部压应力超过：材料表面某些接触点局部压应力超过该处材料

11、屈服强度该处材料屈服强度发生粘合并拉开发生粘合并拉开而产生的磨损；而产生的磨损； b 磨粒磨损磨粒磨损(Abrasive Wear)：摩擦副的一方表面存在：摩擦副的一方表面存在坚硬的细微凸坚硬的细微凸起起或在接触间存在或在接触间存在硬质粒子硬质粒子时产生的磨损；时产生的磨损； c 腐蚀磨损腐蚀磨损(Corrsion Wear)：在：在腐蚀应用环境腐蚀应用环境中摩擦表面与周围介中摩擦表面与周围介质发生反应，表面形成腐蚀产物粘附不牢，摩擦中被剥落下来，新质发生反应，表面形成腐蚀产物粘附不牢，摩擦中被剥落下来，新表面又进一步发生反应，产生磨损。表面又进一步发生反应，产生磨损。 d 接触疲劳磨损接触疲

12、劳磨损(Rolling Contact Wear)：两接触材料作滚动或者滚：两接触材料作滚动或者滚动滑动摩擦时，动滑动摩擦时，交变接触压应力长期作用交变接触压应力长期作用使得材料表面疲劳磨损，使得材料表面疲劳磨损，局部区域出现小片或者小块状材料剥落，而产生的磨损。局部区域出现小片或者小块状材料剥落，而产生的磨损。1、根据、根据摩擦面损伤和破坏的形式摩擦面损伤和破坏的形式，大致可分四类：，大致可分四类：二、二、磨磨损的基本类型损的基本类型6.1 磨损的概念和类型磨损的概念和类型磨损类型转化磨损类型转化2. 磨损类型在某些条件下可以实现转化磨损类型在某些条件下可以实现转化二、二、磨磨损的基本类型损

13、的基本类型6.1 磨损的概念和类型磨损的概念和类型一、粘着磨损一、粘着磨损(咬合磨损咬合磨损) 磨损条件磨损条件： 摩擦副相对滑动速度小；接触面氧化膜脆弱；摩擦副相对滑动速度小；接触面氧化膜脆弱； 润滑条件差及接触应力大的滑动摩擦条件。润滑条件差及接触应力大的滑动摩擦条件。6.2 磨损过程磨损过程粘着磨损形貌粘着磨损形貌 磨损过程磨损过程： 表面接触的少量微凸体表面接触的少量微凸体产生很高的应力产生很高的应力 发生塑性变形发生塑性变形形成粘着点形成粘着点 被剪断、拉开被剪断、拉开转移到一方材料表面转移到一方材料表面 脱落下来脱落下来形成磨屑。形成磨屑。 磨损特点磨损特点： 机件表面有大小不等的

14、机件表面有大小不等的结疤结疤。粘着点不断形成，又不断被破坏并脱落的过程。粘着点不断形成，又不断被破坏并脱落的过程。粘着磨损过程示意图粘着磨损过程示意图 典型的粘着磨损典型的粘着磨损 根据根据粘着点强度粘着点强度和和破坏位置破坏位置不同，粘着磨损从不同，粘着磨损从轻微磨损轻微磨损到破坏性严重的到破坏性严重的胶合磨损胶合磨损。它们的磨损形式、摩擦系数和磨损度虽然不同，但共同的特。它们的磨损形式、摩擦系数和磨损度虽然不同，但共同的特征是：征是：出现材料迁移，以及沿滑动方向形成程度不同的划痕出现材料迁移，以及沿滑动方向形成程度不同的划痕。a. 轻微磨损轻微磨损粘着强度比摩擦副两金属基体强度低时粘着强度

15、比摩擦副两金属基体强度低时，剪切发生在粘着结合面上，剪切发生在粘着结合面上，表面转移的材料较轻微。表面转移的材料较轻微。此时虽然摩擦系数增大，但磨损却很小，材料迁移也不显著。通常在此时虽然摩擦系数增大，但磨损却很小，材料迁移也不显著。通常在金属表面具有氧化膜、硫化膜或其他涂层时发生轻微粘着摩损。金属表面具有氧化膜、硫化膜或其他涂层时发生轻微粘着摩损。一、粘着磨损一、粘着磨损(咬合磨损咬合磨损)6.2 磨损过程磨损过程b. 涂抹涂抹粘着强度大于摩擦副中较软金属，小于较硬金属的强度粘着强度大于摩擦副中较软金属，小于较硬金属的强度。剪切破坏发。剪切破坏发生在离粘着结合面不远的生在离粘着结合面不远的较

16、软金属浅层内较软金属浅层内，软金属涂抹，软金属涂抹( (粘附粘附) )在硬金在硬金属表面上。该模式下摩擦系数与轻微磨损差不多，但磨损程度加剧。属表面上。该模式下摩擦系数与轻微磨损差不多，但磨损程度加剧。c. 擦伤擦伤粘着强度比摩擦副两金属基体强度都高粘着强度比摩擦副两金属基体强度都高。剪切主要发生在软金属的亚。剪切主要发生在软金属的亚表层内，有时也发生在硬金属的亚表层内。转移到硬金属上的粘着物表层内，有时也发生在硬金属的亚表层内。转移到硬金属上的粘着物又刮削软金属表面，使软金属表面出现划痕。即又刮削软金属表面，使软金属表面出现划痕。即擦伤擦伤主要发生在软金主要发生在软金属表层，硬金属表面也偶有

17、划伤。属表层，硬金属表面也偶有划伤。一、粘着磨损一、粘着磨损(咬合磨损咬合磨损)6.2 磨损过程磨损过程 典型的粘着磨损典型的粘着磨损 d. 咬合咬合如果如果粘着强度比两金属基体的强度高很多粘着强度比两金属基体的强度高很多，而且粘着面积较大时，剪切，而且粘着面积较大时，剪切破坏发生在一个或两个金属表层较深的地方。破坏发生在一个或两个金属表层较深的地方。此时表面将沿着滑动方向呈现明显的此时表面将沿着滑动方向呈现明显的撕脱撕脱，出现，出现严重磨损严重磨损。如果滑动继。如果滑动继续进行，粘着范围将很快增大，摩擦产生的热量使表面温度剧增，极易续进行，粘着范围将很快增大，摩擦产生的热量使表面温度剧增，极

18、易出现局部熔焊，使摩擦副之间咬死而不能相对滑动。出现局部熔焊，使摩擦副之间咬死而不能相对滑动。一、粘着磨损一、粘着磨损(咬合磨损咬合磨损)6.2 磨损过程磨损过程 典型的粘着磨损典型的粘着磨损 简单粘着磨损计算简单粘着磨损计算(Archard模型模型)上图为粘着磨损模型，假设摩擦副的一方为较硬材料，摩擦副另一方上图为粘着磨损模型，假设摩擦副的一方为较硬材料，摩擦副另一方为较软材料；为较软材料；法向载荷法向载荷W；由由n个半径为个半径为a的相同微凸体承受的相同微凸体承受。一、粘着磨损一、粘着磨损(咬合磨损咬合磨损)6.2 磨损过程磨损过程当摩擦副产生相对滑动，且滑动时每个微凸体上产生的磨屑为半球

19、形当摩擦副产生相对滑动，且滑动时每个微凸体上产生的磨屑为半球形, ,其体积为其体积为 (2/3)a3，则单位滑动距离的总磨损量，则单位滑动距离的总磨损量( (即磨损率，通常用于即磨损率，通常用于判断材料磨损的快慢程度判断材料磨损的快慢程度) )为为: :当材料产生塑性变形时，法向载荷当材料产生塑性变形时，法向载荷W与较软与较软材料的屈服极限材料的屈服极限s之间的关系：之间的关系：(2)由由(1)和和(2)式，可得：式，可得：(3) 简单粘着磨损计算简单粘着磨损计算(Archard模型模型)一、粘着磨损一、粘着磨损(咬合磨损咬合磨损)6.2 磨损过程磨损过程(1)式式(3)是假设了各个微凸体在接

20、触时均产生一个磨粒而导出。如果考虑是假设了各个微凸体在接触时均产生一个磨粒而导出。如果考虑到微凸体相互产生磨粒的到微凸体相互产生磨粒的概率数概率数K和和滑动距离滑动距离L，则接触表面的粘着磨，则接触表面的粘着磨损量表达式为：损量表达式为：对弹性材料对弹性材料sHV /3，则式，则式(4)可变为：可变为：(4)由由(4)式可得粘着磨损的三个定律：式可得粘着磨损的三个定律： 材料磨损量与材料磨损量与滑动距离滑动距离成正比：适用于多种条件；成正比：适用于多种条件； 材料磨损量与材料磨损量与法向载荷法向载荷成正比：适用于有限载荷范围；成正比：适用于有限载荷范围； 材料磨损量与材料磨损量与较软材料的屈服

21、极限较软材料的屈服极限s(或硬度或硬度H)成反比。成反比。 简单粘着磨损计算简单粘着磨损计算(Archard模型模型)6.2 磨损过程磨损过程一、粘着磨损一、粘着磨损(咬合磨损咬合磨损)(5)u 在压力值为在压力值为H/3作用下，各个微凸体上的作用下，各个微凸体上的塑性变形区塑性变形区开始发生相互影响。当压力值增开始发生相互影响。当压力值增加到加到H/3以上时，整个表面变成塑性流动区，因而实际接触面积不再与载以上时，整个表面变成塑性流动区，因而实际接触面积不再与载荷成正比，出现剧烈的粘着磨损，摩擦表面严重破坏。荷成正比，出现剧烈的粘着磨损，摩擦表面严重破坏。u 当接触压力值小于材料当接触压力值

22、小于材料H/3时，磨损率小时，磨损率小而且保持不变而且保持不变( (即即K保持常数保持常数) )；但当压力值；但当压力值超过超过H/3时，磨损量急剧增大。时，磨损量急剧增大。6.2 磨损过程磨损过程磨损系数磨损系数K与接触压力的关系与接触压力的关系一、粘着磨损一、粘着磨损(咬合磨损咬合磨损)不同工况、不同摩擦副配不同工况、不同摩擦副配对时的磨损系数对时的磨损系数K值。值。6.2 磨损过程磨损过程一、粘着磨损一、粘着磨损(咬合磨损咬合磨损) 粘着磨损的影响因素粘着磨损的影响因素 摩擦副材料性质的影响摩擦副材料性质的影响a. 脆性材料比塑性材料的抗粘着能力高；脆性材料比塑性材料的抗粘着能力高；b.

23、 相同金属或冶金相溶性大的材料相同金属或冶金相溶性大的材料( (相同金属或晶格类型、电子密度、相同金属或晶格类型、电子密度、电化学性能相似的金属电化学性能相似的金属) )摩擦易发生粘着磨损。摩擦易发生粘着磨损。 冶金相溶性：两种金属能在固态互相溶解的性能；冶金相溶性：两种金属能在固态互相溶解的性能；摩擦相溶性：一定配对材料在发生摩擦和磨损时抵抗粘着的性能。摩擦相溶性：一定配对材料在发生摩擦和磨损时抵抗粘着的性能。冶金相溶性好的金属摩擦副，其摩擦相溶性就差，相同金属摩擦副，摩冶金相溶性好的金属摩擦副，其摩擦相溶性就差，相同金属摩擦副，摩擦互溶性最差。擦互溶性最差。6.2 磨损过程磨损过程一、粘着

24、磨损一、粘着磨损(咬合磨损咬合磨损)d. 固溶元素的影响固溶元素的影响元素周期表中的元素周期表中的B族元素，如锗、银、镉、锡、锑、铅与族元素，如锗、银、镉、锡、锑、铅与铁铁的冶金相容的冶金相容性差，抗粘着磨损性能好；性差，抗粘着磨损性能好；铁铁与与A族元素组成的摩擦副粘着倾向大。族元素组成的摩擦副粘着倾向大。c. 材料组织结构和表面处理材料组织结构和表面处理多相金属比单相金属的抗粘着磨损能力高；金属中化合物相比单相固多相金属比单相金属的抗粘着磨损能力高；金属中化合物相比单相固溶体的粘着倾向小。溶体的粘着倾向小。6.2 磨损过程磨损过程 粘着磨损的影响因素粘着磨损的影响因素 摩擦副材料性质的影响

25、摩擦副材料性质的影响e. 材料的硬度材料的硬度硬度高的金属比硬度低的金属抗粘着能力强。硬度高的金属比硬度低的金属抗粘着能力强。6.2 磨损过程磨损过程 粘着磨损的影响因素粘着磨损的影响因素 摩擦副材料性质的影响摩擦副材料性质的影响 载荷的影响载荷的影响粘着磨损一般随法向载荷增加到某一临界值后而急剧增加。当载荷值粘着磨损一般随法向载荷增加到某一临界值后而急剧增加。当载荷值超过材料硬度值的超过材料硬度值的1/3时，磨损急剧增加，严重时咬死。因此，时，磨损急剧增加，严重时咬死。因此，设计中设计中选择的许用压力必须低于材料硬度值的选择的许用压力必须低于材料硬度值的1/3。6.2 磨损过程磨损过程 粘着

26、磨损的影响因素粘着磨损的影响因素随着加载载荷的变化，材料磨损类型由一种形式转变为另一种形式。随着加载载荷的变化，材料磨损类型由一种形式转变为另一种形式。 速度的影响速度的影响在压力一定的情况下，在压力一定的情况下，粘着磨损随滑动速度的增加而增加，在达到某一粘着磨损随滑动速度的增加而增加，在达到某一极大值后，又随着滑动速度的增加而减少。极大值后，又随着滑动速度的增加而减少。6.2 磨损过程磨损过程 粘着磨损的影响因素粘着磨损的影响因素材料磨损随摩擦速度、接触压力的变化材料磨损随摩擦速度、接触压力的变化如图如图(a)所示，摩擦速度很低时，主要是所示，摩擦速度很低时，主要是氧化磨损氧化磨损，出现，出

27、现Fe2O3的磨屑，的磨屑，磨损量很小磨损量很小；随速度的增大，氧化膜破裂，金属直接接触，转化为；随速度的增大，氧化膜破裂，金属直接接触，转化为粘粘着磨损着磨损，磨损量显著增大；磨损量显著增大；滑动速度滑动速度再高，摩擦温度上升，有利于氧化膜再高，摩擦温度上升，有利于氧化膜形成，又转为形成，又转为氧化磨损氧化磨损，磨屑为，磨屑为Fe3O4，磨损量又减小磨损量又减小。如摩擦速度再增大，将再次转化为如摩擦速度再增大，将再次转化为粘着粘着磨损磨损，磨损量又开始增加。，磨损量又开始增加。6.2 磨损过程磨损过程 粘着磨损的影响因素粘着磨损的影响因素 速度的影响速度的影响随着滑动速度的变化，磨损类型由一

28、种形式转变为另一种形式。随着滑动速度的变化，磨损类型由一种形式转变为另一种形式。l 表面温度升高可使润滑膜失效，材料硬度下降，摩擦表面容易产生表面温度升高可使润滑膜失效，材料硬度下降，摩擦表面容易产生粘着磨损。粘着磨损。 影响温度特性的主要因素是影响温度特性的主要因素是表面压力表面压力p和和滑动速度滑动速度v，其中速度的影响更，其中速度的影响更大，因此限制大，因此限制pv值是减少粘着磨损和防止胶合发生的有效方法。值是减少粘着磨损和防止胶合发生的有效方法。6.2 磨损过程磨损过程 粘着磨损的影响因素粘着磨损的影响因素 表面温度的影响表面温度的影响 润滑油、润滑脂的影响润滑油、润滑脂的影响在润滑油

29、、润滑脂中加人在润滑油、润滑脂中加人油性油性或或极压添加剂极压添加剂能提高润滑油膜吸附能力能提高润滑油膜吸附能力及油膜强度，能成倍地提高抗粘着磨损能力。及油膜强度，能成倍地提高抗粘着磨损能力。油性添加剂油性添加剂是由极性非常强的分子组成，在常温条件下，吸附在金属是由极性非常强的分子组成，在常温条件下，吸附在金属表面上形成边界润滑膜，防止金属表面的直接接触，保持摩擦面的良表面上形成边界润滑膜，防止金属表面的直接接触，保持摩擦面的良好润滑状态。好润滑状态。极压添加剂极压添加剂是在高温条件下，分解出活性元素与金属表面起化学反应，是在高温条件下，分解出活性元素与金属表面起化学反应，生成一种低剪切强度的

30、金属化合物薄膜，防止金属因干摩擦或边界摩生成一种低剪切强度的金属化合物薄膜，防止金属因干摩擦或边界摩擦条件下而引起的粘着现象。擦条件下而引起的粘着现象。 6.2 磨损过程磨损过程 粘着磨损的影响因素粘着磨损的影响因素1、特点：、特点：二、磨粒磨损二、磨粒磨损磨粒磨损形貌磨粒磨损形貌6.2 磨损过程磨损过程对磨表面上的微突起对磨表面上的微突起或或硬质颗粒硬质颗粒在摩擦过程中引起表面材料脱落的现在摩擦过程中引起表面材料脱落的现象，又称为象，又称为磨料磨损磨料磨损或或研磨磨损研磨磨损。2. 磨粒磨损分类及其磨损特征磨粒磨损分类及其磨损特征磨料磨损根据表面磨损的破坏形式，大体可以分为下列几种类型：磨料

31、磨损根据表面磨损的破坏形式，大体可以分为下列几种类型： 按摩擦表面的数目分为按摩擦表面的数目分为: : 两体磨料磨损两体磨料磨损和和三体磨料磨损三体磨料磨损。二、磨粒磨损二、磨粒磨损6.2 磨损过程磨损过程a. 两体磨粒磨损两体磨粒磨损l 磨粒运动方向与固体表面接近平行时磨粒运动方向与固体表面接近平行时, , 磨磨粒与表面接触处的应力较低粒与表面接触处的应力较低, , 固体表面产生固体表面产生擦伤或微小的犁沟痕迹。擦伤或微小的犁沟痕迹。l 磨粒运动方向与固体表面接近垂直时。磨磨粒运动方向与固体表面接近垂直时。磨粒与表面产生高应力碰撞粒与表面产生高应力碰撞, , 表面上磨出较深表面上磨出较深的沟

32、槽的沟槽, , 并有大颗粒材料从表面脱落。并有大颗粒材料从表面脱落。两体磨粒磨损示意图两体磨粒磨损示意图二、磨粒磨损二、磨粒磨损6.2 磨损过程磨损过程b. 三体磨粒磨损三体磨粒磨损外界磨粒移动于两摩擦表面外界磨粒移动于两摩擦表面, , 磨粒与金属表面产生极高的接触应力磨粒与金属表面产生极高的接触应力, , 往往超往往超过磨粒的压溃强度。这种压应力使韧性金属的摩擦表面产生过磨粒的压溃强度。这种压应力使韧性金属的摩擦表面产生塑性变形或疲劳塑性变形或疲劳, , 而脆性金属表面则发生而脆性金属表面则发生脆裂或剥落脆裂或剥落。2. 磨粒磨损分类及其磨损特征磨粒磨损分类及其磨损特征三体磨粒磨损示意图三体

33、磨粒磨损示意图 凿削式磨粒磨损凿削式磨粒磨损该类磨损该类磨损冲击力大冲击力大，磨料以很大的冲击力切入金属表面，工件受到很高的应力，磨料以很大的冲击力切入金属表面，工件受到很高的应力，造成表面造成表面宏观变形宏观变形。摩擦表面凿削下的金属大颗粒在磨损表面留下较深。摩擦表面凿削下的金属大颗粒在磨损表面留下较深的沟槽和压痕。的沟槽和压痕。按摩擦表面所受应力和冲击的大小分为按摩擦表面所受应力和冲击的大小分为凿削式磨料磨损、高应力碾凿削式磨料磨损、高应力碾碎式磨料磨损碎式磨料磨损和和低应力擦伤式磨料磨损。低应力擦伤式磨料磨损。2. 磨粒磨损分类及其磨损特征磨粒磨损分类及其磨损特征二、磨粒磨损二、磨粒磨损

34、6.2 磨损过程磨损过程b. 高应力碾碎式磨粒磨损高应力碾碎式磨粒磨损二、磨粒磨损二、磨粒磨损6.2 磨损过程磨损过程2. 磨粒磨损分类及其磨损特征磨粒磨损分类及其磨损特征该类磨损该类磨损应力高应力高，磨料所受应力超过其压碎强度，摩擦副表面局部产生很高，磨料所受应力超过其压碎强度，摩擦副表面局部产生很高的接触应力，这种压应力使韧性金属摩擦表面产生塑性变形或疲劳的接触应力，这种压应力使韧性金属摩擦表面产生塑性变形或疲劳, , 而脆性而脆性金属表面则发生脆裂或剥落。金属表面则发生脆裂或剥落。如：矿石粉碎机、轧碎机滚筒等表面的破坏。如：矿石粉碎机、轧碎机滚筒等表面的破坏。c. 低应力擦伤式磨粒磨损低

35、应力擦伤式磨粒磨损二、磨粒磨损二、磨粒磨损6.2 磨损过程磨损过程2. 磨粒磨损分类及其磨损特征磨粒磨损分类及其磨损特征该类磨损该类磨损应力低应力低，磨料作用于摩擦表面的应力不超过其本身的压溃强度。材，磨料作用于摩擦表面的应力不超过其本身的压溃强度。材料表面料表面有擦伤并有微小的切削痕迹有擦伤并有微小的切削痕迹。如：犁铧、泥沙泵叶轮等。如：犁铧、泥沙泵叶轮等。关于材料磨粒磨损主要有以下几个假设：关于材料磨粒磨损主要有以下几个假设： 微观切削假说微观切削假说：法向载荷将磨料压入摩擦表面，滑动时磨料对表面：法向载荷将磨料压入摩擦表面，滑动时磨料对表面产生产生切削作用切削作用，材料脱离表面形成磨屑。

36、，材料脱离表面形成磨屑。 压痕破坏假说压痕破坏假说( (擦痕假说擦痕假说) )：磨料在载荷作用下压入摩擦表面而产生：磨料在载荷作用下压入摩擦表面而产生压痕，滑动时使表面产生严重的压痕，滑动时使表面产生严重的塑性变形塑性变形，压痕两侧材料，压痕两侧材料受到损伤受到损伤，因而易从表面因而易从表面挤出或剥落挤出或剥落。 疲劳破坏假说疲劳破坏假说：摩擦表面在磨料产生的：摩擦表面在磨料产生的循环接触应力作用下循环接触应力作用下，表面，表面材料开始出现疲劳裂纹并逐渐扩大，最后从表面剥离。材料开始出现疲劳裂纹并逐渐扩大，最后从表面剥离。二、磨粒磨损二、磨粒磨损6.2 磨损过程磨损过程3. 磨粒磨损机理磨粒磨

37、损机理 简单的磨粒磨损计算方法是根据简单的磨粒磨损计算方法是根据微量切削假说微量切削假说得出，下图为磨粒磨损得出，下图为磨粒磨损模型，可以将磨粒看为锥形硬质颗粒在较软材料上滑动并留下一条沟模型，可以将磨粒看为锥形硬质颗粒在较软材料上滑动并留下一条沟槽。槽。二、磨粒磨损二、磨粒磨损6.2 磨损过程磨损过程4. 磨粒磨损模型磨粒磨损模型假设磨粒为形状相同的圆锥体，半角为假设磨粒为形状相同的圆锥体，半角为，锥底直径为，锥底直径为r，载荷为，载荷为W，压，压入深度入深度h，滑动距离为，滑动距离为L，摩擦副屈服极限，摩擦副屈服极限s。磨粒在垂直方向的投影面。磨粒在垂直方向的投影面积为积为r2，滑动时只有

38、半个锥面，滑动时只有半个锥面( (前进方向的锥面前进方向的锥面) )承受载荷，共有承受载荷，共有n个微个微凸体，则所受的法向载荷为：凸体，则所受的法向载荷为：将犁去的体积作为磨损量，其水平方向的投影面积为一个三角形，将犁去的体积作为磨损量，其水平方向的投影面积为一个三角形，单单位滑动距离的磨损量位滑动距离的磨损量( (磨损率磨损率) )为为Q0=nhr, , 因为因为r=h tan，因此：，因此：(1)如果考虑到微凸体相互作用产生磨粒的概率数如果考虑到微凸体相互作用产生磨粒的概率数K 和滑动距离和滑动距离L，并且代，并且代入材料的硬度入材料的硬度H=3s，则，则接触表面的磨损量接触表面的磨损量

39、表达式为：表达式为：式中式中Ks为磨粒磨损系数为磨粒磨损系数，是几何因素，是几何因素2/tan和概率常数和概率常数K的乘积，的乘积，Ks与与磨粒硬度、形状和起切削作用的磨粒数量等因素有关。应当指出，上述磨粒硬度、形状和起切削作用的磨粒数量等因素有关。应当指出，上述分析忽略了许多实际因素，例如磨粒的分布情况、材料弹性变形和滑动分析忽略了许多实际因素，例如磨粒的分布情况、材料弹性变形和滑动前方材料堆积产生的接触面积变化等等，因此式前方材料堆积产生的接触面积变化等等，因此式(2)近似地适用于二体近似地适用于二体磨粒磨损。在三体磨损中，一部分磨粒的运动是沿表面滚动，它们不产磨粒磨损。在三体磨损中，一部

40、分磨粒的运动是沿表面滚动，它们不产生切削作用，因此生切削作用，因此Ks值明显减小。值明显减小。(2)相对耐磨度相对耐磨度 ：标准试样磨损量和被评价试验试样磨损量之比，其值越大，：标准试样磨损量和被评价试验试样磨损量之比，其值越大，材料耐磨性越好。材料耐磨性越好。材料硬度的影响：材料硬度的影响：对纯金属和退火钢，其耐磨性与硬度成正比。对纯金属和退火钢，其耐磨性与硬度成正比。二、磨粒磨损二、磨粒磨损6.2 磨损过程磨损过程4. 影响磨粒磨损的因素：影响磨粒磨损的因素：淬火回火钢耐磨性随着硬度的增加而增大，但淬火回火钢耐磨性随着硬度的增加而增大，但是与退火钢相比，其耐磨性增大速度缓慢，效是与退火钢相

41、比，其耐磨性增大速度缓慢，效果微弱。果微弱。相同硬度下，钢中相同硬度下，钢中碳含量及碳化物形成元素含量越高碳含量及碳化物形成元素含量越高，其耐磨性也越强。，其耐磨性也越强。材料硬度的影响：材料硬度的影响：二、磨粒磨损二、磨粒磨损6.2 磨损过程磨损过程4. 影响磨粒磨损的因素：影响磨粒磨损的因素：由此得出：金属的耐磨性不仅取决于其硬度，由此得出：金属的耐磨性不仅取决于其硬度，还取决于它的还取决于它的成分和组织结构成分和组织结构。冷作硬化后，材料表层硬度提高，但并没有冷作硬化后，材料表层硬度提高，但并没有使耐磨性明显增加，甚至有下降的趋势。使耐磨性明显增加，甚至有下降的趋势。加工硬化的影响：加工

42、硬化的影响：二、磨粒磨损二、磨粒磨损6.2 磨损过程磨损过程4. 影响磨粒磨损的因素：影响磨粒磨损的因素：低应力磨损时，冷作硬化并不能作为提高表低应力磨损时，冷作硬化并不能作为提高表面耐磨性的手段。面耐磨性的手段。 相对硬度影响：相对硬度影响：磨粒磨损取决于磨粒磨损取决于磨料硬度磨料硬度H0与与试件材料硬度试件材料硬度H比值比值: :：磨料硬度超过试件材料硬度，即：磨料硬度超过试件材料硬度，即0.7H H0 0.4mm的小块剥落的小块剥落深度与表面强化层深相当，裂纹垂直深度与表面强化层深相当，裂纹垂直于表面扩展。于表面扩展。 最大切应力理论最大切应力理论二、疲劳磨损二、疲劳磨损6.2 磨损过程

43、磨损过程3、接触疲劳磨损机理接触疲劳磨损机理摩擦副接触，体系最大切应力产生于离摩擦副接触，体系最大切应力产生于离表面一定距离的下层。由于滚动的结果，表面一定距离的下层。由于滚动的结果，在在最大切应力处最大切应力处, ,材料首先出现屈服而塑材料首先出现屈服而塑变变，随着，随着外载荷的反复作用外载荷的反复作用，材料在此处，材料在此处首先首先出现裂纹出现裂纹，并沿最大切应力方向，并沿最大切应力方向扩展扩展到表面到表面，最后形成，最后形成疲劳破坏疲劳破坏。以颗粒形式。以颗粒形式分离出来，并在摩擦表面留下痘斑状凹坑，分离出来，并在摩擦表面留下痘斑状凹坑，称为称为点蚀点蚀；或以鳞片状从表面脱落下来，称为；

44、或以鳞片状从表面脱落下来，称为剥落剥落。无缺陷材料无缺陷材料在滚动接触时，其首先损伤部位在在滚动接触时，其首先损伤部位在最大交变切应力处；如果接触中伴有一定的滑最大交变切应力处；如果接触中伴有一定的滑动，则损伤部位位置将向表面移近，滑动摩擦动，则损伤部位位置将向表面移近，滑动摩擦力愈大，最大剪应力位置愈接近表面。力愈大，最大剪应力位置愈接近表面。 最大切应力理论最大切应力理论二、疲劳磨损二、疲劳磨损6.2 磨损过程磨损过程3、接触疲劳磨损机理接触疲劳磨损机理实际材料不可能完整无缺的，最终损伤部位将受到杂质、疏松、原始微裂缝等实际材料不可能完整无缺的，最终损伤部位将受到杂质、疏松、原始微裂缝等因

45、素的影响。这些因素的影响。这些缺陷都容易引起应力集中而产生早起的疲劳裂纹缺陷都容易引起应力集中而产生早起的疲劳裂纹，所以裂纹，所以裂纹有时从表面开始，有时从次表面开始。有时从表面开始，有时从次表面开始。油楔理论油楔理论二、疲劳磨损二、疲劳磨损6.2 磨损过程磨损过程3、接触疲劳磨损机理接触疲劳磨损机理滚动兼有滑动的接触表面，因同时存在接触压应力和剪切应力，使得接触应滚动兼有滑动的接触表面，因同时存在接触压应力和剪切应力，使得接触应力增大，实际最大切应力十分接近表面，故在摩擦表面上容易产生塑性变形力增大，实际最大切应力十分接近表面，故在摩擦表面上容易产生塑性变形而形成微观裂纹。而形成微观裂纹。因

46、表面缺陷、高温或脱碳等原因，表面局部变弱，也容易形成裂纹。因表面缺陷、高温或脱碳等原因，表面局部变弱，也容易形成裂纹。l 若若滚动方向与裂纹方向一致滚动方向与裂纹方向一致，当滚动体接触到，当滚动体接触到裂纹口，将把裂口封住，裂纹中的润滑油不能往裂纹口，将把裂口封住，裂纹中的润滑油不能往外跑，从而使裂纹的两内壁承受巨大的挤压力，外跑，从而使裂纹的两内壁承受巨大的挤压力，迫使裂纹与表面呈迫使裂纹与表面呈3045倾角向外扩张。倾角向外扩张。有润滑油时，在毛细管作用下，微裂纹吸附润滑有润滑油时，在毛细管作用下，微裂纹吸附润滑油使裂纹尖端处形成油楔，如图油使裂纹尖端处形成油楔，如图(a)所示。所示。油楔

47、理论油楔理论二、疲劳磨损二、疲劳磨损6.2 磨损过程磨损过程3、接触疲劳磨损机理接触疲劳磨损机理l 若若滚动方向与裂纹方向相反滚动方向与裂纹方向相反，当滚动体接触到裂纹时，裂纹中的润滑油被挤，当滚动体接触到裂纹时，裂纹中的润滑油被挤出来出来, ,裂纹内不会产生很大的挤压力，因而裂纹扩展缓慢，工作寿命长。裂纹内不会产生很大的挤压力，因而裂纹扩展缓慢，工作寿命长。摩擦过程中，摩擦力促使表面金属流动，疲劳裂纹往往与摩擦力方向一致。摩擦过程中，摩擦力促使表面金属流动，疲劳裂纹往往与摩擦力方向一致。如图所示，主动轮裂纹中的润滑油在对滚中被挤出，而从动轮上的裂纹口在如图所示，主动轮裂纹中的润滑油在对滚中被

48、挤出，而从动轮上的裂纹口在通过接触区时受到油膜压力作用促使裂纹扩展。通过接触区时受到油膜压力作用促使裂纹扩展。油楔理论油楔理论二、疲劳磨损二、疲劳磨损6.2 磨损过程磨损过程3、接触疲劳磨损机理接触疲劳磨损机理微观点蚀磨损理论微观点蚀磨损理论但是，试样真实表面是但是，试样真实表面是粗糙粗糙的，接触发生在微凸体处，导致每个微凸体进入的，接触发生在微凸体处，导致每个微凸体进入接触摩擦都会产生一个微观应力分布，致使接触摩擦都会产生一个微观应力分布，致使裂纹产生的位置较之最大切应力裂纹产生的位置较之最大切应力理论确定的位置更靠近表面。理论确定的位置更靠近表面。这种由接触表面微凸体所引起的点蚀称为这种由

49、接触表面微凸体所引起的点蚀称为微观微观点蚀点蚀。二、疲劳磨损二、疲劳磨损6.2 磨损过程磨损过程3、接触疲劳磨损机理接触疲劳磨损机理最大切应力理论用宏观赫兹接触应力分析，假设最大切应力理论用宏观赫兹接触应力分析，假设接触区表面理想光滑接触区表面理想光滑，接触接触应力呈椭圆分布应力呈椭圆分布为前为前提。提。微观点蚀和宏观点蚀虽都与最大切应力的微观点蚀和宏观点蚀虽都与最大切应力的位置相对应，但位置相对应，但微观点蚀的最大切应力更微观点蚀的最大切应力更接近表面且裂纹深度比宏观点蚀浅得多接近表面且裂纹深度比宏观点蚀浅得多。试验证实，随着循环次数的增加，已产生的微观点蚀可以诱发二次裂纹、三试验证实，随着

50、循环次数的增加，已产生的微观点蚀可以诱发二次裂纹、三次裂纹，裂纹依次向纵深扩展可以形成宏观点蚀。这是宏观点蚀形成的一种次裂纹，裂纹依次向纵深扩展可以形成宏观点蚀。这是宏观点蚀形成的一种机理。机理。微观点蚀磨损理论微观点蚀磨损理论二、疲劳磨损二、疲劳磨损6.2 磨损过程磨损过程3、接触疲劳磨损机理接触疲劳磨损机理l 脆性夹杂脆性夹杂( (硅酸盐和氧化物等硅酸盐和氧化物等) )在循环应力作用下与基体材料脱离形成孔洞在循环应力作用下与基体材料脱离形成孔洞, , 造成应力集中。造成应力集中。 当超过基体弹性极限，产生塑性变形，易在脆性夹杂物的边缘当超过基体弹性极限，产生塑性变形，易在脆性夹杂物的边缘部

51、分最易产生微裂纹，降低抗疲劳磨损能力。部分最易产生微裂纹，降低抗疲劳磨损能力。l 塑性夹杂塑性夹杂易随基体一起变形，能够把氧化物夹杂包住形成共生夹杂，可降低易随基体一起变形，能够把氧化物夹杂包住形成共生夹杂，可降低氧化物夹杂的破坏作用，提高材料的抗疲劳磨损能力。氧化物夹杂的破坏作用，提高材料的抗疲劳磨损能力。 二、疲劳磨损二、疲劳磨损6.2 磨损过程磨损过程4、疲劳磨损的影响因素疲劳磨损的影响因素 非金属夹杂非金属夹杂总之，生产上应尽量减少钢中夹杂物总之，生产上应尽量减少钢中夹杂物( (特别是氧化物、硅酸盐夹杂物特别是氧化物、硅酸盐夹杂物) )，即炼钢，即炼钢时要进行净化处理。时要进行净化处理

52、。 表面层状态的影响：表面层状态的影响：a. 表层硬度表层硬度 通常增加材料硬度可提高其抗疲劳磨损能力通常增加材料硬度可提高其抗疲劳磨损能力, , 但硬度过高但硬度过高, , 材料脆性增加材料脆性增加, , 反而会降低接触疲劳寿命。反而会降低接触疲劳寿命。例如：例如：如图所示，轴承钢表面硬度为如图所示，轴承钢表面硬度为 62 HRC时，时，其平均使用寿命最高。其平均使用寿命最高。二、疲劳磨损二、疲劳磨损6.2 磨损过程磨损过程4、疲劳磨损的影响因素疲劳磨损的影响因素b. 心部硬度心部硬度承受接触应力的零件须有承受接触应力的零件须有适当的心部硬度适当的心部硬度。避免心部硬度太低，导致表面和。避免

53、心部硬度太低，导致表面和心部硬度梯度太陡，使硬化层过渡区产生裂纹。实践表明：心部硬度在心部硬度梯度太陡，使硬化层过渡区产生裂纹。实践表明：心部硬度在35 40 HRC范围内较适宜。范围内较适宜。c. 硬化层深度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。厚度应使疲劳裂纹产生在硬化层内。二、疲劳磨损二、疲劳磨损6.2 磨损过程

54、磨损过程4、疲劳磨损的影响因素疲劳磨损的影响因素 表面层状态的影响：表面层状态的影响：d. 硬度匹配硬度匹配硬度匹配直接影响接触疲劳寿命。硬度匹配直接影响接触疲劳寿命。对滚动或滚滑摩擦副，表面粗糙度应当尽量低，特别是硬度较高的零件，表对滚动或滚滑摩擦副，表面粗糙度应当尽量低，特别是硬度较高的零件，表面粗糙度更应该低些。但表面粗糙度有个最佳值，过低的表面粗糙度对提高面粗糙度更应该低些。但表面粗糙度有个最佳值，过低的表面粗糙度对提高疲劳磨损寿命的影响不大。疲劳磨损寿命的影响不大。 例如：滚动轴承的粗糙度为例如：滚动轴承的粗糙度为Ra0.2的接触疲劳寿命比的接触疲劳寿命比Ra 0.4的高的高2-3

55、倍倍; ; Ra0.1的比的比Ra0.2的高的高1倍倍; ; Ra0.05比比Ra0.1高高0.4倍；粗糙度低于倍；粗糙度低于Ra0.05对寿命对寿命影响甚微。影响甚微。二、疲劳磨损二、疲劳磨损6.2 磨损过程磨损过程4、疲劳磨损的影响因素疲劳磨损的影响因素 表面粗糙度的影响：表面粗糙度的影响： 润滑的影响：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，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

56、，降低了寿命。加速裂纹扩展，降低了寿命。 润滑油中含水量过多润滑油中含水量过多( (腐蚀作用腐蚀作用) )对疲劳磨损有较大影响，必须严格控制含对疲劳磨损有较大影响，必须严格控制含水量。水量。 润滑油中适当加入固体润滑剂如润滑油中适当加入固体润滑剂如MoSMoS2 2或硫化润滑脂，可在接触表面层形成或硫化润滑脂，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。一层坚固薄膜，减少摩擦，从而提高抗疲劳磨损性能。二、疲劳磨损二、疲劳磨损6.2 磨损过程磨损过程4、疲劳磨损的影响因素疲劳磨损的影响因素定义定义： 二、二、腐蚀腐蚀磨损磨损6.2 磨损过程磨损过程摩擦过程中摩擦过程中, ,

57、 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，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。共同引起的表面损伤。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：可分为：氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损、气蚀和微动磨损氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损、气蚀和微动磨损。分类分类：氧化磨损机理：氧化磨损机理：金属摩擦副在氧化性介质中工作金属摩擦副在氧化性介质中工作, , 表面生成一层氧化膜。在摩擦过程中，表面表面生成一层氧化膜。在摩擦过程中，表面所生成的氧化膜被磨掉所生成的氧

58、化膜被磨掉, , 但又很快地形成新的氧化膜，如此周而复始造成材料但又很快地形成新的氧化膜，如此周而复始造成材料的损伤为的损伤为氧化磨损氧化磨损。可见氧化磨损是可见氧化磨损是化学氧化化学氧化和和机械磨损机械磨损两种作用相继进行的过程。两种作用相继进行的过程。二、二、腐蚀腐蚀磨损磨损6.2 磨损过程磨损过程 氧化磨损氧化磨损: :由于大气中含有氧，氧化磨损是最常见的一种磨损形式，其损率较其他磨损轻由于大气中含有氧，氧化磨损是最常见的一种磨损形式，其损率较其他磨损轻微的多。微的多。l 若形成的是若形成的是韧性氧化膜韧性氧化膜, , 由于氧化膜与基体连结处的抗剪切强度较高由于氧化膜与基体连结处的抗剪切

59、强度较高, , 其磨其磨 损速率小于氧化速率损速率小于氧化速率, , 氧化膜能起减摩耐磨作用氧化膜能起减摩耐磨作用, , 所以所以氧化磨损量较小氧化磨损量较小。l 若形成的是若形成的是脆性氧化膜脆性氧化膜，由于氧化膜与基体连结的抗剪切强度较差，由于氧化膜与基体连结的抗剪切强度较差, , 其磨损其磨损 速率大于氧化速率速率大于氧化速率, , 所以所以磨损量大磨损量大。二、二、腐蚀腐蚀磨损磨损6.2 磨损过程磨损过程 氧化磨损氧化磨损: :a. 滑动速度的影响滑动速度的影响当滑动速度很小时，摩擦表面被当滑动速度很小时，摩擦表面被Fe2O3覆盖，主要是覆盖，主要是氧化磨损氧化磨损，磨损量很小磨损量很

60、小；随速度的增大，氧化膜破裂，金属直接接触，发生随速度的增大，氧化膜破裂，金属直接接触，发生粘着磨损粘着磨损，磨损量显著增大磨损量显著增大；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表面生成又转为氧化磨损磨损，磨损量又减小；，磨损量又减小；如摩擦速度再增大，将如摩擦速度再增大，将再次转化为粘着磨损再次转化为粘着磨损，且磨损剧烈。且磨损剧烈。二、二、腐蚀腐蚀磨损磨损6.2 磨损过程磨损过程l 氧化磨损的影响因素氧化磨损的影响因素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。下图是滑动速度保持一定而改变载荷所