磨损及耐磨材料-复习课-长安大学

1、2012-5-15 张凤英 磨磨 损损 及及 耐耐 磨磨 材材 料料 复复 习习 课课 2012-5-15 第一章第一章 固体的表面与接触特性固体的表面与接触特性 2012-5-15 固体表面包括哪几方面的特性 固体的表面固体的表面 及接触特性及接触特性 几何特性 物理化学特性 接触特性 物理机械特性 化学特性 表面波纹度 表面粗糙度 支承面积曲线 描述高度方 向的偏差 反映表面凸峰 形状大小和分 布 内表层 外表层 接触面积 接触力学 2012-5-15 第二章第二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 2012-5-15 古典摩擦定律古典摩擦定律- -实用而并不严密的定律实用而并不严密的定律 现代滑

2、动摩擦理论 机械啮合理论分子理论分子理论分子机械理论分子机械理论粘着理论粘着理论能量理论 第二章第二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 摩擦定义：摩擦定义：抵抗两物体表面发生切向相对运动的现象抵抗两物体表面发生切向相对运动的现象 摩擦分类：摩擦分类： 2012-5-15 机械啮合理论机械啮合理论(18(18世纪以前）世纪以前） 理论内容及建立基础理论内容及建立基础：建立在纯几何概念上，将固体看作刚体来研究 tan 结论：结论：只取决于 局限性：局限性：无法解释当两接触表面过于光滑时， 反而增大的现象反而增大的现象 第二章第二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 2012-5-15 分子理论分子理论 基本假说

3、：基本假说：当两个物体接触时，一个物体的原子可能和另外一个物体的原子足够近以 至于进入斥力场中，此时，两表面分开就会造成能量损失，并以摩擦力的形式存在。 0 aE ep 的大小与摩擦副材料本身的性质有关 与正压力大小无关 第二章第二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 2012-5-15 分子机械理论分子机械理论 (1939,(1939,克拉盖尔斯基）克拉盖尔斯基） am FFF 1 其中： 0ar FAL 2 0 r n mir h FKLdn R 3 当摩擦表面十分光滑时，机械分量可忽略不计 00r A LP 4 核心观点：核心观点：外摩擦具有双重特性，即：摩擦力由机械分量和分子分量组成 第二章第

4、二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 2012-5-15 粘着理论粘着理论 核心观点：核心观点：摩擦力是由剪切力和微凸体在较软材料表层内的犁削力所组成 FSP1 简单粘着理论简单粘着理论 忽略犁沟阻力P，对理想弹塑性材料 0 y F L 2 存在问题存在问题：对大多数金属，计算得约为0.2，与实验测量结果不符 第二章第二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 2012-5-15 修正的粘着理论修正的粘着理论 考虑粘着接点长大考虑粘着接点长大- 增大增大 考虑污染膜的影响考虑污染膜的影响- 减小减小 考虑犁沟分量考虑犁沟分量- 增大增大 第二章第二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 2012-5-15 能量理论能量理

5、论 核心观点：核心观点：在一个摩擦学系统中，输入的能量总是大于输出能量， 损失能量即为摩擦过程中力学、物理和化学的变化能量消耗的总和 0 0 /trP 第二章第二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 2012-5-15 影响滑动影响滑动 摩擦的因素摩擦的因素 金属性质金属性质 粗粗 糙糙 度度 温温 度度 环境气氛环境气氛 速速 度度 第二章第二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 2012-5-15 滚动摩擦滚动摩擦 p 定义:在力矩作用下，物体沿接触表面滚动时产生的摩擦为滚动摩擦 滚动摩擦 系数 G M L G G A FRM LSL RL RR 自由滚动(纯滚动）：传递小切向力的滚动 传递很大切向力的滚

6、动 第二章第二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 2012-5-15 润润 滑滑 润滑剂分类润滑剂分类 润滑方式分类润滑方式分类 润滑的目的、作用润滑的目的、作用 润滑理论润滑理论 液体液体 半固体半固体 固体固体 气气 体体 第二章第二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 2012-5-15 润滑方式 流体润滑 边界润滑 无润滑或干摩擦状态 流体动压润滑 弹性流体动压润滑 流体静压润滑 如何判断润 滑状态 润滑方式分类 第二章第二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 2012-5-15 采用膜厚比并借助斯特里贝 克(Stribeck)摩擦曲线来判断润 滑状态，膜厚比的定义为： min h R hmin-最小油膜厚

7、度 R-综合粗糙度值， 22 1/2 12 ()RRR R1 ，R2为两对偶表面的相应粗糙度值Ra或RzStribeck 摩擦曲线 I区 hR II区 hR III区 h-0 第二章第二章 摩擦及其理论摩擦及其理论 2012-5-15 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 定义：定义：由于机械作用，间或 伴有化学或电的作用，物 体工件表面材料在相对运 动中不断损耗的现象 材料材料 磨损磨损 粘着磨损粘着磨损 磨料磨损磨料磨损腐蚀磨损腐蚀磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 疲劳磨损疲劳磨损 微动磨损微动磨损 评定方法 磨 损 量 耐 磨 性 磨 损 比 第三章第三章 磨损及其理论磨损及

8、其理论 2012-5-15 定义 过程特点 分类 涂抹 擦伤 粘焊 粘着磨损 咬卡 模型及机理 Tomlinson理论 Archard理论 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 阿查德(Archard)理论 1 L 运动方向 2 1 2 运动方向 施加载荷的结果，首先使上半球体压入下半球体中，并使下半球体发生塑性流动， 设接触面积的直径为2a，并加一切向力使粘附的软金属切断，在下微凸体上留下一 个干净的圆形表面，表面2上消耗损失材料为Wv， 33 r V y KA SKLS W 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 磨料磨损磨料磨损 定义 模型机理

9、坚硬粒子 坚硬表面 微观切削机理 多次塑变机理 疲劳磨损机理 微观断裂机理 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 粘着磨损：大小不等的结疤 磨料磨损：有擦伤或因明显 犁皱形成的沟槽 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 两体磨料式两体磨料式: 磨料与一个零件表面接触 三体磨料式三体磨料式: 磨粒介于两滑动或滚动表面间 接触条件 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 低应力划伤式磨料磨损低应力划伤式磨料磨损 高应力碾碎式磨料磨损高应力碾碎式磨料磨损 凿削式磨料磨损凿削式磨料磨损 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5

10、-15 微观切削磨损机理 核心观点：核心观点：磨料磨损是由磨粒的尖峰对金属表面的微切削造成的 多次塑变磨损机理 核心观点：核心观点：形成犁沟或犁皱，形成犁沟或犁皱，当和其他磨粒多次接触时金属脱落而形成磨 屑 疲劳磨损机理 核心观点：核心观点：磨粒使金属表面产生交变接触应力，导致材料表面产生疲劳破坏 微观断裂机理 核心观点：核心观点：对脆性材料，磨损是由于断裂发生时压痕周围的材料剥落而导致 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 微观犁沟微观犁沟 微观切屑微观切屑 微观断裂微观断裂 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 疲劳磨损疲劳磨损 定义 模型和机理

11、 疲劳裂纹扩展成为点蚀理论 摩擦温度成为点蚀的理论 剪应力下的位错理论 剥层理论 过程特点 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 润滑油由于接触压力而产 生高压油波 快速进入表面裂纹 接触面又将裂纹口堵住， 裂纹内的油压增高 根部折断，表面形成小坑 疲势裂纹扩展成为点蚀的理论疲势裂纹扩展成为点蚀的理论 油油 v1 v2 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 (a) (b) (c) (d) 基体上形成了特 殊结构的表面层 表面层丧失稳 定性而隆起 表面层裂开 形成裂纹 表面层发生 剪断 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 剪应力

12、下的位错理论剪应力下的位错理论 在次表层产生位错运动 位错在夹杂物或晶界等障 碍处堆积 位错切割，形成空穴，空穴集中， 进而形成空洞，成为裂纹 裂纹扩展，折向表面形成点蚀 剪应力剪应力 滚动滑动滚动滑动 纯滚动纯滚动 纯滑动纯滑动 表表 面面 下下 距距 离离 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 表层下一定深度处 产生位错塞积 裂纹形成 裂纹向前扩展，达到临界 尺寸 表面材料剥落 在硬质点上在硬质点上 位错聚集位错聚集 刚形成刚形成 的空洞的空洞 拉长的空穴拉长的空穴 或裂纹或裂纹 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 实例：列车轮毂与钢轨实例：列

13、车轮毂与钢轨 润滑良好且闭式传动的齿轮、滚动轴承、凸轮副润滑良好且闭式传动的齿轮、滚动轴承、凸轮副 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 微动磨损微动磨损 定义 粘着磨损 氧化磨损 磨料磨损 疲劳磨损 分类 模型机理微动磨损失重微动磨损失重- -循环曲线循环曲线 过程特点 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 微动磨损定义微动磨损定义：由于机械振动或交变应力作用而引起的两个紧密配合的 表面间发生微小振幅的相对滑动所产生的磨损 微动腐蚀微动腐蚀：化学或电化学反应占重要地位 微动疲劳微动疲劳: : 遭受微动磨损的部件，同时或者在微动过程停止后，受到 循环

14、应力，出现疲劳强度降低甚至早期断裂的现象 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 周期性微幅摆动产生的接触变形周期性微幅摆动产生的接触变形，一方面导致零件工作表面上氧化膜的生 成一破坏一再生一再破坏的磨损过程(氧化磨损氧化磨损），另一方面，在固体表面 之间同时产生粘着一剪切一再钻着一再剪切的磨损过程(粘着磨损粘着磨损) 磨损过程所产生的磨屑在零件不断产生微幅摆动的条件下，被冷作硬化，对 零件表面形成微切削研磨作用(磨料磨损磨料磨损)，同时使零件表面在循环交变接触 压应力的作用下产生裂纹，最后导致疲劳剥落或脆性破坏(表面疲劳磨损表面疲劳磨损)。 磨损过程产生的微动磨屑又进一步

15、促使第一阶段磨损的发展 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 微动磨损失重微动磨损失重- -循环曲线循环曲线 循环数 微动失重 A B C D O 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 实例：实例： 各种连接件， 包括各种螺栓、铆钉、销连接和搭接 置于振动环境下堆积的零件，如堆积的金属板在运输过程中在 局部地区发生微动磨损，造成表面探伤、脱皮或夹沙 各种人工植入件， 如人工关节与骨刺处在人体运动时易发生微动磨损 各种电接触部件， 如部分仪器设备中的电接触件在机械振动、电 磁作用、热波动下导致表面微动损伤、信号失真或失灵 第三章第三章 磨损及其理论磨损

16、及其理论 2012-5-15 冲蚀磨损定义：冲蚀磨损定义：材料受到小而松散的流动粒子冲击时表面出现破坏的一 类磨损 冲蚀磨损冲蚀磨损 气固冲蚀 气蚀 液固冲蚀 液滴冲蚀 喷喷 砂砂 型型 泥泥 浆浆 型型 雨雨 滴滴 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 固体粒冲蚀磨损模型和机理固体粒冲蚀磨损模型和机理 延 性 材 料 切 削 模 型 变 形 磨 损 理 论 局 部 化 模 型 和 绝 热 剪 切 理 论 薄 片 剥 落 和 锻 造 挤 压 理 论 脆 性 材 料 的 断 裂 理 论 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 图图7 刚性粒子切削塑性金属

17、刚性粒子切削塑性金属 假设：假设： 粒子在冲击时不开裂，不 变形而且宽度不变，故可将 三维问题作二维处理 作用在粒子上的力其水平 分量与垂直分量比例不变 切削过程中粒子与靶面接 触高度与切削深度不变 延性材料的切削模型 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 变形局部化模型：变形局部化模型：材料在粒子的冲击作用下，由于剪切变形局部集中可 能导致唇的形成和断裂，从而发生材料的迁移磨损模型 绝热剪切：绝热剪切：绝热剪切带(Adiabatic shear band , ASB) 是一个剪切变形高度 局域化的窄带形区域, 宽度一般为100m 量级。在ASB 内应变速率可高达 105

18、107 /s, 温升可达102103 K, 而且由于周围存在大量相对较“冷”的 基体, 因此ASB 内的材料还要经受极快的冷却速率( 105K/ s) 。 所谓所谓“绝热绝热”, 是一个近似的说法, 由于材料的高速变形, 整个变形过程的 时间是很短的,在如此短的时间内, 绝大部分的塑性功转化为热量并且来不 及散失, 所以近似认为在这样高应变速率下的变形过程为绝热过程 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 固体粒子冲击表面 接近冲击表面夹杂处，空 穴成核，形成显微裂纹 裂纹向前扩展，达到临界 尺寸 表面材料剥落 刚形成刚形成 的空洞的空洞 拉长的空穴拉长的空穴 或裂纹或裂纹

19、 图图8 薄片剥落理论 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 图图10 挤压锻造作用的示意图挤压锻造作用的示意图 表面材料受到前推后挤 形成一个软的表面层 软表面层的下面，材料塑性变 形而产生加工硬化区 反复的冲击和挤压变形作用下， 靶材表面形成的薄片 脱落 锻造挤压理论 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 图图1 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 图图2 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 v 图图 3 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 v 图图 4 第三章第三章 磨损及

20、其理论磨损及其理论 2012-5-15 图图 5 v 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 液固冲蚀磨损的定义：液固冲蚀磨损的定义：液体介质携带固体粒子以一定的角度和速度对材 料表面进行冲击，使材料表面产生磨损的现象称为液固(浆体)冲蚀磨损 1 /(1 cos)/2dd 2 /(1 cos)/2dd 图图1 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 冲蚀冲蚀速度、角度减小，参与冲蚀粒子数目减少速度、角度减小，参与冲蚀粒子数目减少 与气固冲蚀磨损的区别与气固冲蚀磨损的区别 1. 冲蚀作用减弱冲蚀作用减弱 2012-5-15 冲角冲角 减小减小：冲蚀磨损过程中粒子的微切削作用所

21、占的比例有所增大 存在液体的冲刷作用存在液体的冲刷作用: : 塑性变形唇被冲刷掉，变形磨损所占的比例减小，微 切削所占的比例增大 液体的冷却作用液体的冷却作用：固体粒子冲击过程中，会导致局部高度变形和局部高温， 由于存在液体的冷却作用，使得热效应大为减小。 冲蚀磨损率与冲角的关系发生变化冲蚀磨损率与冲角的关系发生变化：关系曲线上出现两个峰值 冲蚀磨损率与粒子冲击速度的关系发生变化冲蚀磨损率与粒子冲击速度的关系发生变化： 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2. 冲蚀磨损机理发生变化冲蚀磨损机理发生变化 3. 存在浆体性质的影响存在浆体性质的影响 2012-5-15 液滴冲液滴冲蚀：蚀：液滴

22、或连续射流冲击材料表面造成的冲蚀 气蚀磨损气蚀磨损：溶解的气体或蒸发的汽泡形成和破灭时导致的磨损 气蚀破坏开始出现的特征：气蚀破坏开始出现的特征： 气蚀区内出现大量球形凹坑， 凹坑的直径大小不等，呈蜂 窝形点坑 图图2 2 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 随气蚀的发展，坑变深变密，并逐渐出现材料剥落，随气蚀的发展，坑变深变密，并逐渐出现材料剥落， 发展为蜂窝状，海绵状，表面变得疏松发展为蜂窝状，海绵状，表面变得疏松 图图3 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 液滴冲蚀液滴冲蚀：流体的断续作用导致的高流体压力是导致液滴冲蚀的原因 气蚀机理气蚀机

23、理： 气泡破裂导致了很高 的射流速度，导致很 高的表面压力 气泡可能在表面缺口或 裂纹处破裂，导致了裂 纹的形成和扩展 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 冲蚀持续时间t 冲蚀磨损率 孕孕 育育 期期 增增 长长 期期 最最 大大 冲冲 蚀蚀 期期 下下 降降 期期 稳稳 定定 期期 图图4 液滴冲蚀磨损率与时间的关系液滴冲蚀磨损率与时间的关系 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 实例：磨料射流技术实例：磨料射流技术 磨料射流设备中 哪部分易磨损？ 磨料射流是一项新技术，目前，已用于切割和清洗等作业场合。它的工 作原理是通过一定的技术手段，将一定

24、粒度的磨料粒子加入到高压水管 路系统中，使高压水与磨料粒子进行充分地混合后再经喷嘴喷出，从而 形成具有极高速度的磨料粒子流磨料射流。在这个过程中，磨料 粒子得到了充分的加速，具有较高的动能，因而对物料进行切割或破碎 时工作压力可以大大地减小，切割比能耗也极小。 用途：表面清理；熔覆前的前处理；改变表面性能等 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 腐蚀磨损腐蚀磨损 定义 化学腐蚀 电化学腐蚀 分类 腐蚀与磨损的相互作用相互促进相互促进 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 疏松或脆性产物疏松或脆性产物产生晶间腐蚀产生晶间腐蚀 促进磨损 腐蚀对磨损的影响

25、腐蚀对磨损的影响 表层材料表层材料 图图8 金属基体金属基体 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 磨损对腐蚀的影响磨损对腐蚀的影响 表面膜破坏，材料裸露出的新鲜表面直表面膜破坏，材料裸露出的新鲜表面直 接与介质发生电化学反应接与介质发生电化学反应 图图9 磨损使表面膜破坏过程磨损使表面膜破坏过程 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 材料表面产生强烈塑性变形 塑性变形集中在犁沟两侧或冲 蚀坑外缘，具有较高的位错密 度，腐蚀过程中，成为阳极 其余部位成为阴极 形成“应变差电池”，加速磨损 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 第

26、三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 腐蚀磨损加速：腐蚀磨损加速： 2012-5-15 机械去除模型机械去除模型-I 表面形成均表面形成均 匀腐蚀膜匀腐蚀膜 腐蚀膜局部被腐蚀膜局部被 机械破坏，再机械破坏，再 形成新的腐蚀形成新的腐蚀 产物产物 经反复作用，此处腐蚀速度比其他腐蚀膜覆盖处快得多，腐蚀严重经反复作用，此处腐蚀速度比其他腐蚀膜覆盖处快得多，腐蚀严重 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 机械去除模型机械去除模型-II 多相耐磨材料 (特别是含有碳化物) 基体与碳化物形成腐蚀 电池，产生相间腐蚀 在硬质颗粒作用下， 碳化物脱落 发生相界面腐蚀的腐蚀磨损模型发生相

27、界面腐蚀的腐蚀磨损模型 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 应变差腐蚀电池模型应变差腐蚀电池模型 电偶腐蚀电池模型电偶腐蚀电池模型 腐蚀去除模型腐蚀去除模型 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 氧化磨损：氧化磨损：金属表面受空气或润滑剂中氧的作用生成氧化物，然后氧化 物不断被磨去而使金属损耗的现象 特殊介质的腐蚀磨损：特殊介质的腐蚀磨损：除氧化磨损以外的其他介质的腐蚀磨损 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 实例实例1：钛合金在人工模拟体液、唾液中的腐蚀磨损研究：钛合金在人工模拟体液、唾液中的腐蚀磨损研究 实例实例2：TC

28、11钛合金在人工海水中的腐蚀磨损行为钛合金在人工海水中的腐蚀磨损行为 战斗机、直升机经常在海面停靠，海洋大气中的盐尘和盐雾混在战斗机、直升机经常在海面停靠，海洋大气中的盐尘和盐雾混在 金属表面产生吸湿潮解金属表面产生吸湿潮解 第三章第三章 磨损及其理论磨损及其理论 2012-5-15 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料 2012-5-15 抗磨材料抗磨材料 ：具有良好耐磨性的材料具有良好耐磨性的材料 减摩材料：减摩材料：具有低且稳定的摩擦系数的材料具有低且稳定的摩擦系数的材料 摩阻材料：摩阻材料：具有很高的摩擦系数和抗摩擦能力具有很高的摩擦系数和抗摩擦能力 第四章第四章 减摩与摩阻材料

29、减摩与摩阻材料- -减摩材料减摩材料 2012-5-15 减摩材料减摩材料 钢铁减摩材料钢铁减摩材料 减摩铸铁减摩铸铁 滚动轴承钢滚动轴承钢 非铁合金减摩材料非铁合金减摩材料 其他非金属减摩材料其他非金属减摩材料 含磷、钒钛、含磷、钒钛、 铌、硼铌、硼 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料- -减摩材料减摩材料 2012-5-15 图图1 1 石墨结构俯视图石墨结构俯视图 原子呈层状排列,同一层晶面上碳原子间 的距离为0.142nm，相互之间是共价键结 合；层与层之间的距离为0.34nm，原子间 呈分子键结合 润滑时，吸 附和保存润 滑油 ； 脱落后，储 存润滑剂 有削 弱基 体的 作用

30、 石墨形态石墨形态 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料- -减摩材料减摩材料 2012-5-15 铸铁中石墨铸铁中石墨 润滑能力润滑能力 片状石墨铸铁在滑动界面比球墨铸铁形成更厚的石墨膜 片状石墨对金属基体产生的割裂作用比球状石墨严重 蠕墨铸铁兼有片状石墨铸铁和球墨铸铁的优点， 可以获得优良的摩擦学性能 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料- -减摩材料减摩材料 2012-5-15 基体组织对铸铁基体组织对铸铁 减摩性的影响减摩性的影响 铸铁的基体组织越硬，理论上耐磨性越好 基体组织硬度过高，不利于石墨成膜 珠光体基体是合适的铸铁基体组织。珠光体数量越多， 片间距越小，铸铁的摩擦

31、磨损性能越好 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料- -减摩材料减摩材料 2012-5-15 基体体积 (%) 珠光体10090400 铁素体01060100 滑动磨损(g/cm3)2.2910-72.9910-72.0110-62.7310-5 相对磨损比1.01.38.8119.2 基体组织对铸铁磨损的影响基体组织对铸铁磨损的影响 铸铁种类钒钛铸铁含磷铸铁灰铸铁 磨损量(mg)0.3541.0051.940 硬度(HBS)197207229241207229 不同铸铁磨损量比较不同铸铁磨损量比较 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料- -减摩材料减摩材料 2012-5-15 滚

32、动轴承钢：滚动轴承钢：用来制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢，属用来制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢，属 专用结构钢专用结构钢 非铁合金减摩材料非铁合金减摩材料 Sn基基 Pb基基Cu合金合金 锡青铜锡青铜铅青铜铅青铜铝青铜铝青铜 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料- -减摩材料减摩材料 2012-5-15 摩阻材料摩阻材料 聚合物基聚合物基 金属基金属基 半金属基半金属基 无机非金属基无机非金属基 碳碳- -碳碳 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料- -摩阻材料摩阻材料 2012-5-15 摩阻材料摩阻材料(刹车材料刹车材料)：是用于各种交通运输工具及各种机械设

33、备的制动 器、离合器和摩擦传动装置中的材料 功能：功能：摩阻材料的主要功能是将动能转变为热量，然后将热量吸收或散 发掉，同时通过摩擦降低摩阻材料与其配副之间的相对运动速度 良好的导热率；良好的抗摩擦性能；良好的摩擦学性质、高且稳定的摩 擦系数；一定的强度；低的弹性模量 摩阻材料的性能要求摩阻材料的性能要求 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料- -摩阻材料摩阻材料 2012-5-15 聚合物基摩阻材料聚合物基摩阻材料 石墨-聚合物-摩擦性能调节剂 有机基体的模量较低、摩擦时 易于磨合、舒适性好、且具有 摩擦系数高、耐热性好、制造 工艺简单等特点 石棉摩阻材料热衰退性明显； 石棉纤维影响人

34、类健康 无石棉摩阻材料研究无石棉摩阻材料研究 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料- -摩阻材料摩阻材料 2012-5-15 无石棉摩阻材料的研究无石棉摩阻材料的研究 采用其他天然和合成纤维，如：云母纤维、玻璃纤维、碳纤维等 几种纤维混合使用，如：钢纤维和碳纤维混合，铜纤维和碳纤维混合 有机纤维表面敷一层金属，表面处理有机纤维 用填充大量无机填料的办法取代石棉 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料- -摩阻材料摩阻材料 2012-5-15 金属基摩阻材料 金属陶瓷材料：以Cu粉或 Fe粉为基础 金属摩阻材料：包括钢铁材 料、铝基复合材料等 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料

35、- -摩阻材料摩阻材料 2012-5-15 半金属基摩阻材料：半金属基摩阻材料：在有机摩擦材料与常规粉末冶金摩擦材料基础上发展起来 的，采用金属纤维代替石棉纤维所得的一种新型无石棉摩擦材料 目前，半金属摩阻材料的替代纤维已经由最初的钢纤维发展到复合的金属纤维， 包括钢纤维与铜纤维、钢纤维与碳纤维、钢纤维与玻璃纤维等 耐磨性与热衰退性好，400C 以下摩擦系数稳定，制动噪声低 生产成本稍高，材料密度稍大 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料- -摩阻材料摩阻材料 2012-5-15 C/C摩阻材料：摩阻材料：用碳纤维增强碳基体的一类材料 重量轻、能载水平高、热强度高， 摩擦磨损性能好，工作温度高，使 用寿命长 高温氧化、湿态刹车性能衰退、 工作温度高会影响其他零件过热 等；价格高价格高 价格高限制了C/C复合材料在民用领域的推广使用， 如果能进一步降低成本，C/C复合摩阻材料在汽车行业有广阔应用前景 第四章第四章 减摩与摩阻材料减摩与摩阻材料- -摩阻材料摩阻材料 2012-5-15 第五章第五章 耐磨材料耐磨材料 2012-5-15 耐磨材料耐磨材料 耐磨铸铁耐磨铸铁 耐磨钢耐磨钢 冷硬铸铁 低合金白口铸铁 镍硬铸铁 中合金白口铸铁 普通白口铸铁 高铬白口铸铁 球墨铸