实验十 金属材料的滚动摩擦磨损

1、实验十 金属材料滚动摩擦磨损一、实验目的1. 了解磨损试验机的结构及磨损试验方法2. 掌握滚动摩擦磨损的步骤及方法二、实验原理各种滚动运动都可以视为以下三种基本滚动形式的组合，这三种滚动形式的表面作用和摩擦机理各不相同：（1）自由滚动：圆柱体或球体沿着平面无约束地作直线滚动，这是最简单的滚动形式；（2）具有牵引力的滚动：在接触区内同时受到法向载荷和切向牵引力的作用，例如摩擦轮传动；（3）伴随滑动的滚动：当两个滚动体的几何形状造成接触面上的切向速度不相等时，滚动中必将伴随滑动，例如向心推力球轴承中球与滚道之间的滚动。滚动摩擦机理显然与滑动摩擦不同。除非接触面存在很大的滑动，滚动摩擦通常不存在犁沟

2、效应，而粘着结点的剪切阻力也不是滚动摩擦的主要原因。滚动摩擦阻力主要由以下四种因素组成：（1）微观滑动：微观滑动是滚动过程中普遍存在的现象。当两个弹性模量不同的物体作自由滚动时，由于接触表面产生不相等的切向位移，就将有微观滑动出现。微观滑动所产生的摩擦阻力占滚动摩擦的较大部分，它的机理与滑动摩擦相同。（2）塑性变形：在滚动过程中，当表面接触应力达到一定值时，首先在距表面一定深度处产生塑性变形。随着载荷增加塑性变形区域扩大。塑性变形消耗的能量表现为滚动摩擦阻力，可以根据弹塑性力学计算；（3）弹性滞后：滚动过程中产生的弹性变形需要一定能量，而弹性变形能的主要部分在接触消除后得到回复，其中小部分消耗

3、于材料的弹性滞后现象。粘弹性材料的弹性滞后能量消耗远大于金属材料，它往往是滚动摩擦阻力的主要组成；（4）粘着效应：滚动表面相互紧压形成的粘着结点在滚动中将沿垂直接触面的方向分离。因为结点分离是受拉力作用，又没有结点面积扩大现象，所以粘着力很小，通常只占滚动摩擦阻力的很小部分。1、耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的性能，这是一个系统性质。迄今为止，还没有一个统一的意义明确的耐磨性指标。通常用磨损量来表示材料的耐磨性，磨损量越小，则材料的耐磨性越高。磨损量即可用试样磨损表面法线方向的尺寸减少来表示，也可以用试样体积或质量损失来表示。2、磨损机理磨损后的形貌图和磨损后的XRD分析材料的磨损机理，对于探索提

4、高材料的耐磨性方法具有重要的指导意义。3、耐磨性的影响因素磨损过程是一个非常复杂的过程，受到诸多因素的影响。在实际过程中，一个或几个主要因素影响材料的耐磨性能；但随着摩擦磨损条件的改变，影响因素也在发生着变化。下面分析几个主要的影响因素。（1）材料的硬度：一般情况下，材料的硬度越高，其抗磨能力也越好（对于抗磨粒磨损能力尤为突出）。（2）显微组织：材料的显微组织对耐磨性也有影响。例如，对于钢中显微组织而言，马氏体耐磨性最好，铁素体耐磨性最差；在软基体中碳化物数量增加，弥散度增加，而耐磨性也提高，但在硬基体（基体与碳化物硬度接近）中，碳化物反而损害材料的耐磨性，因为此时碳化物如同内缺口一样，极易使

5、裂纹扩展。同时，碳化物的形状也对耐磨性有影响。（3）晶粒尺寸：细化晶粒因为提高材料的屈服强度、硬度以及静载塑性，所以也能提高材料的耐磨性。4、磨粒磨损由外界硬质颗粒或硬表面的微峰在摩擦副对偶表面相对运动过程中引起表面擦伤与表面材料脱落的现象，称为磨粒磨损。磨粒磨损性能采用被测试样磨损失重量进行评价。在一定的试验条件下，磨损失重量越小，说明被测试耐磨粒磨损性能越好。三、设备及试样1. 磨损试验机（型号：MMS-2A）2. 电子天平3. 夹装工具4. 试样 四、实验步骤1. 设置磨损试验条件2. 本试验的具体方法及步骤如下：【测定不同载荷（10kg、50kg、100kg、150kg），不同速度时滑动摩擦的摩擦系数】（1）将滑动齿轮向右移到中间位置，并用螺钉紧固，同时将销子拔出（2）调整螺钉，使弹簧芯杆在试样接触时离开弹簧芯杆座上平面2-3mm（3）如做湿摩擦试验，应将油盒装于下试样下面，并在下试样轴上挂上链条，机器运转时，链条可自动将润滑剂带至摩擦表；也可在两试样的上方安装上油杯对试样进行润滑（4）向下扳动摇摆头，调整螺母使上下试样表面相距约1-2mm，将试验力示值调整为零（5）确定试验速度，开车，