材料性能学-第6章

1、1 材料性能学材料性能学 2 第六章第六章 材料的磨损性能材料的磨损性能 6.1 6.1 前言前言 6.2 6.2 摩擦和磨损的概念及类型摩擦和磨损的概念及类型 6.3 6.3 材料的磨损材料的磨损 6.4 6.4 耐磨性及摩擦磨损的测量方法耐磨性及摩擦磨损的测量方法 6.5 6.5 摩擦磨损的控制摩擦磨损的控制 3 6.1 6.1 前言前言 n 材料的摩擦与磨损是研究具有相对运动的、相互材料的摩擦与磨损是研究具有相对运动的、相互 作用的材料表面间的有关理论与实践的一门学科作用的材料表面间的有关理论与实践的一门学科 摩擦学摩擦学(Tribology)。 n 摩擦摩擦(Friction)是两个相

2、互接触的物体在外力是两个相互接触的物体在外力 作用下，发生相对运动作用下，发生相对运动(或有相对运动趋势或有相对运动趋势)时产生时产生 切向运动阻力的物理现象，而切向运动阻力的物理现象，而磨损磨损(Wear)是摩擦是摩擦 的结果；的结果；润滑润滑是降低摩擦和减少磨损的措施。是降低摩擦和减少磨损的措施。 n 凡相互作用、相对运动的两表面之间，都有摩擦凡相互作用、相对运动的两表面之间，都有摩擦 与磨损存在。与磨损存在。 4 n 摩擦磨损的危害：材料间的摩擦消耗了大量的能量，摩擦磨损的危害：材料间的摩擦消耗了大量的能量， 其中其中摩擦导致的磨损是机械设备失效的主要原因摩擦导致的磨损是机械设备失效的主

3、要原因。 据不完全统计，据不完全统计，世界能源的世界能源的1/31/2消耗于摩消耗于摩 擦，而机械零件擦，而机械零件80失效原因是失效原因是磨损磨损。 n 摩擦磨损现象也有有利的一面，如人和车辆在陆地摩擦磨损现象也有有利的一面，如人和车辆在陆地 行走；用磨粒磨损原理进行研磨加工等。行走；用磨粒磨损原理进行研磨加工等。 n 控制摩擦、减少磨损、改善润滑性能，已成为节约控制摩擦、减少磨损、改善润滑性能，已成为节约 能源和原材料、缩短维修时间的重要措施。能源和原材料、缩短维修时间的重要措施。 n 摩擦学对于提高产品质量、延长机械设备的使用寿摩擦学对于提高产品质量、延长机械设备的使用寿 命和增加可靠性

4、也有重要作用。命和增加可靠性也有重要作用。 5 n 摩擦的概念、分类和经典摩擦理论摩擦的概念、分类和经典摩擦理论 概念概念 两个相互接触的物体或物体与介质之间在外力作两个相互接触的物体或物体与介质之间在外力作 用下，发生相对运动，或者具有相对运动的趋势时用下，发生相对运动，或者具有相对运动的趋势时 ，在接触表面上所产生的阻碍作用称为，在接触表面上所产生的阻碍作用称为摩擦摩擦。这种。这种 阻碍相对运动的阻力称为摩擦力。阻碍相对运动的阻力称为摩擦力。 摩擦力的方向总是沿着接触面的切线方向，跟物摩擦力的方向总是沿着接触面的切线方向，跟物 体相对运动方向相反，阻碍物体间的相对运动。体相对运动方向相反，

5、阻碍物体间的相对运动。 6.2 6.2 摩擦和磨损的概念及类型摩擦和磨损的概念及类型 6 分类分类 按摩擦副的运动状态按摩擦副的运动状态 静摩擦静摩擦(相对运动趋势相对运动趋势)、动摩擦、动摩擦(相对运动相对运动) 按摩擦副的运动形式按摩擦副的运动形式 滑动摩擦、滚动摩擦滑动摩擦、滚动摩擦 按摩擦副表面的润滑状况按摩擦副表面的润滑状况 纯净摩擦、干摩擦、纯净摩擦、干摩擦、 流体摩擦、边界摩擦、流体摩擦、边界摩擦、 混合摩擦混合摩擦 7 经典摩擦理论经典摩擦理论 第一定律第一定律：摩擦力与作用于摩擦面间的法向载摩擦力与作用于摩擦面间的法向载 荷成正比荷成正比 式中F为摩擦力；p为法向载荷；是摩擦

6、系数。此 公式常称为库仑定律库仑定律。 第二定律第二定律：摩擦力的大小与名义接触面积无关摩擦力的大小与名义接触面积无关。 第三定律第三定律：静摩擦力大于动摩擦力静摩擦力大于动摩擦力。 第四定律第四定律：摩擦力的大小与滑动速度无关摩擦力的大小与滑动速度无关。 第五定律第五定律：摩擦力的方向总是与接触表面间相摩擦力的方向总是与接触表面间相 对运动速度的方向相反对运动速度的方向相反。 = (6 1)F p 8 经典摩擦定律是实验中总结出的规律，它揭示了摩擦经典摩擦定律是实验中总结出的规律，它揭示了摩擦 的性质。但随着对摩擦现象的深入研究，发现上述定律的性质。但随着对摩擦现象的深入研究，发现上述定律

7、与实际情况有许多不符的地方：与实际情况有许多不符的地方： 对第一定律对第一定律：摩擦系数不仅与摩擦副材料的性质有摩擦系数不仅与摩擦副材料的性质有 关，而且还与许多其他的因素有关关，而且还与许多其他的因素有关，如温度、粗糙度和，如温度、粗糙度和 表面污染情况等。表面污染情况等。摩擦系数是一个与材料和环境条件有摩擦系数是一个与材料和环境条件有 关的综合系数。关的综合系数。 对第二定律对第二定律：只对有一定屈服点的材料只对有一定屈服点的材料(如金属材料如金属材料) 才能成立才能成立。 对第三定律对第三定律：不适用于粘弹性材料。粘弹性材料的不适用于粘弹性材料。粘弹性材料的 静摩擦系数不一定大于动摩擦系

8、数静摩擦系数不一定大于动摩擦系数。 对第四定律对第四定律：对于很多材料而言，摩擦系数都与滑对于很多材料而言，摩擦系数都与滑 动速度有关。动速度有关。 9 自经典摩擦定律提出后，人们对摩擦现象和机自经典摩擦定律提出后，人们对摩擦现象和机 理提出了许多理论来解释，但尚未形成统一理论。理提出了许多理论来解释，但尚未形成统一理论。 目前，对摩擦现象和本质的解释，主要有两类目前，对摩擦现象和本质的解释，主要有两类 理论理论: 摩擦是由于表面接触点上分子间相互作用而产摩擦是由于表面接触点上分子间相互作用而产 生的，简称为生的，简称为分子理论分子理论。 摩擦是由于表面高低不平微峰间的机械作用和摩擦是由于表面

9、高低不平微峰间的机械作用和 材料的变形所引起的，简称为材料的变形所引起的，简称为机械理论机械理论。 分子分子-机械理论机械理论和和粘着摩擦理论粘着摩擦理论。 10 n 磨损的概念和分类磨损的概念和分类 概念概念 磨损是相互作用的固体表面在相对运动中，接磨损是相互作用的固体表面在相对运动中，接 触表面层内材料发生转移和损耗的过程，它是伴随触表面层内材料发生转移和损耗的过程，它是伴随 摩擦而产生的必然结果。摩擦而产生的必然结果。 磨损造成的损失是十分惊人的。在机械零件的磨损造成的损失是十分惊人的。在机械零件的 三种主要失效方式三种主要失效方式(磨损、腐蚀、断裂磨损、腐蚀、断裂)中，磨损中，磨损 失

10、效占失效占6080%。 材料的磨损不是简单的力学过程，而是物理、材料的磨损不是简单的力学过程，而是物理、 力学和化学过程的复杂综合。力学和化学过程的复杂综合。 11 分类分类 按环境和介质分按环境和介质分：流体磨损；湿磨损；干磨损。：流体磨损；湿磨损；干磨损。 按表面接触性质分按表面接触性质分：金属：金属/流体磨损；金属流体磨损；金属/ 金属磨损；金属金属磨损；金属/磨料磨损。磨料磨损。 按摩擦表面作用分按摩擦表面作用分：机械磨损；分子：机械磨损；分子-机械磨机械磨 损损(粘着磨损粘着磨损)；腐蚀；腐蚀-机械磨损。机械磨损。 按表面破坏方式分按表面破坏方式分：擦伤、点蚀、剥落、胶合、：擦伤、点

11、蚀、剥落、胶合、 凿削、咬死。凿削、咬死。 按磨损程度分按磨损程度分：轻微磨损；严重磨损等。：轻微磨损；严重磨损等。 12 目前，比较常见的磨损分类方法是：目前，比较常见的磨损分类方法是： 粘着磨损粘着磨损(Adhesive Wear)：接触表面相互接触表面相互 运动时，由于固相焊合作用使材料从一个表面脱落运动时，由于固相焊合作用使材料从一个表面脱落 或转移到另一表面而形成的磨损或转移到另一表面而形成的磨损。 磨粒磨损磨粒磨损(Abrasive Wear)：由于摩擦表面由于摩擦表面 间硬颗粒或硬突起，使材料产生脱落而形成的磨损间硬颗粒或硬突起，使材料产生脱落而形成的磨损。 疲劳磨损疲劳磨损(F

12、atigue Wear)：由于摩擦表面间由于摩擦表面间 循环交变应力引起表面疲劳，导致摩擦表面材料脱循环交变应力引起表面疲劳，导致摩擦表面材料脱 落而形成的磨损落而形成的磨损。 13 腐蚀磨损腐蚀磨损(Corrosive Wear)：在摩擦过程在摩擦过程 中，由于固体界面上的材料与周围介质发生化学中，由于固体界面上的材料与周围介质发生化学 反应导致材料损耗而形成的磨损反应导致材料损耗而形成的磨损。 微动磨损微动磨损(Fretting Wear)：在两物体接触在两物体接触 面间由于振幅很小面间由于振幅很小(1mm以下以下)的相对振动引起的相对振动引起 的磨损的磨损。 冲蚀磨损冲蚀磨损(Erosi

13、on 或或 Erosive Wear)：含含 有固体颗粒的流体介质冲刷固体表面，使表面造有固体颗粒的流体介质冲刷固体表面，使表面造 成材料损失的磨损，又称为成材料损失的磨损，又称为湿磨粒磨损湿磨粒磨损。 14 在实际的磨损现象中，通常是几种形式的磨损同时在实际的磨损现象中，通常是几种形式的磨损同时 在，而且一种磨损发生后往往诱发其它形式的磨损。在，而且一种磨损发生后往往诱发其它形式的磨损。 另外，磨损形式还随工况的变化而转化，如下图。另外，磨损形式还随工况的变化而转化，如下图。 图图6-1 6-1 磨损形式随滑动速度和载荷的变化磨损形式随滑动速度和载荷的变化 (a)(a)滑动速率滑动速率 (b

14、)(b)载荷载荷 15 n 磨损过程磨损过程 根据磨损的定义和分类，磨损可分为三个过程。根据磨损的定义和分类，磨损可分为三个过程。 图图6-2 6-2 磨损分类图磨损分类图 16 表面的相互作用表面的相互作用 两个摩擦表面的相互作用，可以是机械的两个摩擦表面的相互作用，可以是机械的(弹性、塑性和弹性、塑性和 犁沟效应犁沟效应)或分子的或分子的(吸引和粘着吸引和粘着) 两类。两类。 表面层的变化表面层的变化 在摩擦表面的相互作用下，表面层将发生机械的在摩擦表面的相互作用下，表面层将发生机械的(硬化硬化)、 组织结构组织结构(退火退火)的、物理的和化学的变化。的、物理的和化学的变化。 表面层的破坏

15、形式表面层的破坏形式 擦伤擦伤：由于犁沟作用在摩擦表面产生沿摩擦方向的沟痕和由于犁沟作用在摩擦表面产生沿摩擦方向的沟痕和 磨屑磨屑。 点蚀点蚀：在接触应力反复作用下，金属疲劳破坏而形成的表在接触应力反复作用下，金属疲劳破坏而形成的表 面凹坑面凹坑。 剥落剥落：金属表面由于变形强化而变脆，在载荷作用下产生金属表面由于变形强化而变脆，在载荷作用下产生 微裂纹随后剥落微裂纹随后剥落。 胶合胶合：由粘着效应形成的表面粘结点具有较高的连接强度，由粘着效应形成的表面粘结点具有较高的连接强度， 使剪切破坏发生在表层内一定深度，因而导致严重磨损使剪切破坏发生在表层内一定深度，因而导致严重磨损。 17 与磨损过

16、程相对应，磨损曲线可分为三个阶段：与磨损过程相对应，磨损曲线可分为三个阶段： 磨合磨损阶段磨合磨损阶段 磨合磨合(跑合跑合)是磨损过程的是磨损过程的非均匀阶段非均匀阶段，在整个磨，在整个磨 损过程中所占比例很小，其特征是损过程中所占比例很小，其特征是磨损率随时间的增磨损率随时间的增 加而降低加而降低(图图6-3中的中的I区区)。 稳定磨损阶段稳定磨损阶段 摩擦表面经磨合以后达到稳定状态，实际接触面积摩擦表面经磨合以后达到稳定状态，实际接触面积 始终不变、始终不变、磨损率保持不变磨损率保持不变(图图6-3中的中的II区区)。 剧烈磨损阶段剧烈磨损阶段 在稳定工作达到一定时间后，由于磨损量的积累或

17、在稳定工作达到一定时间后，由于磨损量的积累或 者由于外来因素者由于外来因素(工况变化工况变化)的影响，使摩擦副的的影响，使摩擦副的摩擦摩擦 系数增大系数增大、磨损率随时间而迅速增加磨损率随时间而迅速增加(图图6-3III区区)。 18 图图6-3 磨损过程曲线磨损过程曲线 (a)典型磨损过程典型磨损过程 (b)两个稳定磨损过程两个稳定磨损过程 (c)恶劣磨损过程恶劣磨损过程 (d)接触疲劳磨损过程接触疲劳磨损过程 F 图图6-3a是典型的磨损曲是典型的磨损曲 线，由三个阶段组成。线，由三个阶段组成。 F 图图6-3b表示磨合期后，表示磨合期后， 摩擦副经历了两个磨损工况摩擦副经历了两个磨损工况

18、 条件，因而有两个稳定磨损条件，因而有两个稳定磨损 阶段阶段；在这两个阶段中，虽；在这两个阶段中，虽 然磨损率不同，但都保持不然磨损率不同，但都保持不 变，属于正常工作状态。变，属于正常工作状态。 F 图图6-3c是恶劣工况条件是恶劣工况条件 下的磨损曲线，在磨合磨损下的磨损曲线，在磨合磨损 之后直接发生剧烈磨损，不之后直接发生剧烈磨损，不 能建立正常的工作条件。能建立正常的工作条件。 F 图图6-3d属于属于接触疲劳磨损接触疲劳磨损，正常工作到接触疲劳寿命，正常工作到接触疲劳寿命T0时时 开始出现疲劳磨损，并迅速发展引起失效。开始出现疲劳磨损，并迅速发展引起失效。 19 6.3 6.3 材料

19、的磨损材料的磨损 n 粘着磨损粘着磨损(Adhesive Wear) 概念与分类概念与分类 概念：概念：接触表面相互运动时，因固相焊合作用使材接触表面相互运动时，因固相焊合作用使材 料从一个表面脱落或转移到另一表面而形成的磨损。料从一个表面脱落或转移到另一表面而形成的磨损。 分类：分类： 按工作温度按工作温度：低温粘着磨损；高温粘着磨损。：低温粘着磨损；高温粘着磨损。 按粘结点的强度和磨损程度按粘结点的强度和磨损程度，可分为：，可分为： 涂抹涂抹：当较软金属的剪切强度小于界面强度时，：当较软金属的剪切强度小于界面强度时，剪剪 切断裂发生在较软金属的切断裂发生在较软金属的浅表层内浅表层内，材料从

20、软金属表，材料从软金属表 面上脱落，又粘附面上脱落，又粘附(涂敷涂敷)在硬金属的表面上。在硬金属的表面上。 20 擦伤擦伤：当界面强度大于两摩擦材料基体的强度时，：当界面强度大于两摩擦材料基体的强度时，剪切剪切 断裂发生在软材料的断裂发生在软材料的亚表层内亚表层内，附在硬金属表面的粘着物，附在硬金属表面的粘着物， 在摩擦表面的滑动方向上将软材料的表面划伤，形成细而在摩擦表面的滑动方向上将软材料的表面划伤，形成细而 浅的划痕，使摩擦表面破坏。浅的划痕，使摩擦表面破坏。 刮伤刮伤：当界面强度大于两摩擦材料基体的强度时，：当界面强度大于两摩擦材料基体的强度时， 摩摩 擦表面上形成的粘着物使另一摩擦表

21、面沿滑动方向产生较擦表面上形成的粘着物使另一摩擦表面沿滑动方向产生较 深的划痕深的划痕。 胶合胶合：在摩擦力和摩擦热的作用下，摩擦表面出现较深：在摩擦力和摩擦热的作用下，摩擦表面出现较深 的划痕和凹坑的磨损。的划痕和凹坑的磨损。胶合是擦伤和撕脱联合作用的结果胶合是擦伤和撕脱联合作用的结果。 咬死咬死：当摩擦表面形成牢固的焊结结点时，外力克服不：当摩擦表面形成牢固的焊结结点时，外力克服不 了结点界面上的结合力，也不能使摩擦面双方剪切破坏时，了结点界面上的结合力，也不能使摩擦面双方剪切破坏时， 使摩擦副双方没有相对滑动。使摩擦副双方没有相对滑动。 粘着磨损的共同特征：粘着磨损的共同特征：出现材料迁

22、移以及沿滑动方向形出现材料迁移以及沿滑动方向形 成程度不同的划痕。成程度不同的划痕。 21 粘着磨损的模型与机理粘着磨损的模型与机理 由于峰点上的结点体积比接触峰的体积小得多，由于峰点上的结点体积比接触峰的体积小得多， 当覆盖在峰上的表面膜遭到破坏后，峰顶产生粘着，当覆盖在峰上的表面膜遭到破坏后，峰顶产生粘着， 随后的滑动使接触点分离，结点剪断。这种随后的滑动使接触点分离，结点剪断。这种粘着、粘着、 剪切、再粘着的交替过程就形成了粘着磨损剪切、再粘着的交替过程就形成了粘着磨损。 图图6-4 6-4 粘着磨损模型粘着磨损模型 22 1953年年Archard提出，假设单位面积上有提出，假设单位面

23、积上有n个个 凸起，凸起， 在压力在压力p的作用下发生粘着，每个粘着点的的作用下发生粘着，每个粘着点的 半径为半径为a。并假定粘着点处的材料处于屈服状态，其。并假定粘着点处的材料处于屈服状态，其 压缩屈服极限为压缩屈服极限为s。则承受的总载荷为：。则承受的总载荷为： 相对运动使粘着点分离时，一部分粘着点从软方相对运动使粘着点分离时，一部分粘着点从软方 材料中拉出半径为材料中拉出半径为a的半球，其磨损体积为的半球，其磨损体积为2a3/3。 考虑到并非所有的粘结点都能发生破坏，形成磨屑。考虑到并非所有的粘结点都能发生破坏，形成磨屑。 引入引入粘结点发生迁移破坏的几率粘结点发生迁移破坏的几率(或粘着

24、磨损常数或粘着磨损常数) 为为k，于是当滑动位移为，于是当滑动位移为2a时，单位位移产生的体时，单位位移产生的体 积磨损量为：积磨损量为： 32 211 = (63) 323 V k nakn a la 2 s = (62)pn a 23 将式将式(6-2)代入式代入式(6-3)中，并假定屈服极限中，并假定屈服极限s 与材料的硬度与材料的硬度H相等，则有滑动行程为相等，则有滑动行程为L时的粘着时的粘着 磨损体积为：磨损体积为： 上式表明，上式表明，材料的粘着磨损量与所加法向载荷、材料的粘着磨损量与所加法向载荷、 摩擦距离成正比；与材料的硬度或强度成反比，而摩擦距离成正比；与材料的硬度或强度成反

25、比，而 与接触面积大小无关。与接触面积大小无关。 另外，需要说明的是在所有的粘着结点中只有极另外，需要说明的是在所有的粘着结点中只有极 少数发生磨损，而大部分粘结点不产生磨屑，即几少数发生磨损，而大部分粘结点不产生磨屑，即几 率率k值远小于值远小于1。 = (64) 3 pL Vk H 24 粘着磨损的影响因素粘着磨损的影响因素 材料组织与性能材料组织与性能(内因内因) 点阵结构点阵结构：体心立方和面心立方结构的金属发生：体心立方和面心立方结构的金属发生 粘着磨损的倾向高于密排六方结构。粘着磨损的倾向高于密排六方结构。 材料的互溶性材料的互溶性：摩擦副材料的互溶性越大，粘着：摩擦副材料的互溶性

26、越大，粘着 倾向越大。倾向越大。 组织结构：单晶体的粘着性大于多晶体；单相金组织结构：单晶体的粘着性大于多晶体；单相金 属的粘着性大于多相合金；固溶体比化合物粘着倾属的粘着性大于多相合金；固溶体比化合物粘着倾 向大。向大。材料的晶粒尺寸越小，粘着磨损量越小材料的晶粒尺寸越小，粘着磨损量越小。 塑性材料比脆性材料易于粘着；金属塑性材料比脆性材料易于粘着；金属/金属组成金属组成 的摩擦副比金属的摩擦副比金属/非金属的摩擦副易于粘着非金属的摩擦副易于粘着。 25 工作环境工作环境(外因外因) 在摩擦速度一定时，粘着磨损量随接触压力的在摩擦速度一定时，粘着磨损量随接触压力的 增大而增加。增大而增加。一

27、般情况下，许用应力必须小于材料一般情况下，许用应力必须小于材料 硬度的硬度的1/3，才不会产生严重的粘着磨损。，才不会产生严重的粘着磨损。 在接触压力一定的情况下，粘着磨损量随滑动在接触压力一定的情况下，粘着磨损量随滑动 速度的增加而增加速度的增加而增加，但达到某一极大值后，又随滑，但达到某一极大值后，又随滑 动速度的增加而减小。动速度的增加而减小。 降低表面粗糙度，将增加抗粘着磨损能力降低表面粗糙度，将增加抗粘着磨损能力；但；但 粗糙度过低，反因润滑剂难于储存在摩擦面内而促粗糙度过低，反因润滑剂难于储存在摩擦面内而促 进粘着。进粘着。 提高温度和滑动速度，粘着磨损量增加。提高温度和滑动速度，

28、粘着磨损量增加。 良好的润滑状态能显著降低粘着磨损。良好的润滑状态能显著降低粘着磨损。 26 提高抗粘着磨损能力的措施提高抗粘着磨损能力的措施 首先首先要注意摩擦副配对材料的选择要注意摩擦副配对材料的选择。 互溶性小、非同种材料等。互溶性小、非同种材料等。 采用表面处理工艺采用表面处理工艺(氮化、渗碳等氮化、渗碳等)，可提高摩，可提高摩 擦表面的抗粘着能力，有效地阻止材料的粘着。擦表面的抗粘着能力，有效地阻止材料的粘着。 控制摩擦滑动速度和接触压应力控制摩擦滑动速度和接触压应力，可使粘着磨，可使粘着磨 损大为减轻。损大为减轻。 27 n 磨粒磨损磨粒磨损(Abrasive Wear) 概念与分

29、类概念与分类 概念概念: 硬的磨硬的磨(颗颗)粒或硬的凸出物在与摩擦表面粒或硬的凸出物在与摩擦表面 相互接触运动过程中，使表面材料发生损耗的一种相互接触运动过程中，使表面材料发生损耗的一种 现象或过程。现象或过程。 磨粒磨损时，作用在质点上的力分为磨粒磨损时，作用在质点上的力分为垂直分力垂直分力 和和水平分力水平分力，前者使硬质点压入材料表面，而后者，前者使硬质点压入材料表面，而后者 使硬质点与表面之间产生相对位移。其结果使被磨使硬质点与表面之间产生相对位移。其结果使被磨 损表面损表面产生犁皱或切屑，形成磨损或沟槽产生犁皱或切屑，形成磨损或沟槽。 磨粒磨损是最重要的磨损类型。磨粒磨损是最重要的

30、磨损类型。在工业领域中在工业领域中 的磨粒磨损，约占零件磨损失效的的磨粒磨损，约占零件磨损失效的50%。 28 分类分类: 按接触条件或磨损表面数量分：按接触条件或磨损表面数量分： 两体磨粒磨损两体磨粒磨损：磨料直接作用于被磨材料的表面，：磨料直接作用于被磨材料的表面， 磨粒、材料表面各为一物体。磨粒、材料表面各为一物体。 三体磨粒磨损三体磨粒磨损：磨粒介于两材料表面之间。磨粒为：磨粒介于两材料表面之间。磨粒为 一物体，两材料为两物体，磨粒可以在两表面间滑动，一物体，两材料为两物体，磨粒可以在两表面间滑动， 也可以滚动。也可以滚动。 图图6-5 6-5 两体和三体磨粒磨损示意图两体和三体磨粒磨

31、损示意图 29 按力的作用特点分为：按力的作用特点分为： 低应力划伤式磨粒磨损低应力划伤式磨粒磨损：磨粒作用于表面的应：磨粒作用于表面的应 力不超过磨料的压碎强度，材料表面为轻微划伤。力不超过磨料的压碎强度，材料表面为轻微划伤。 高应力碾碎式磨粒磨损高应力碾碎式磨粒磨损：磨粒与材料表面接触：磨粒与材料表面接触 处的最大压应力大于磨料的压碎强度，磨粒不断处的最大压应力大于磨料的压碎强度，磨粒不断 被碾碎，如球磨机衬板与磨球等。被碾碎，如球磨机衬板与磨球等。 凿削式磨粒磨损凿削式磨粒磨损：磨粒对材料表面有高应力冲：磨粒对材料表面有高应力冲 击式的运动，从材料表面上凿下较大颗粒的磨屑，击式的运动，从

32、材料表面上凿下较大颗粒的磨屑， 如挖掘机斗齿、破碎机锤头等。如挖掘机斗齿、破碎机锤头等。 按材料的相对硬度分为：按材料的相对硬度分为： 软磨粒磨损软磨粒磨损：材料硬度与磨粒硬度之比大于：材料硬度与磨粒硬度之比大于0.8。 硬磨粒磨损硬磨粒磨损：材料硬度与磨粒硬度之比小于：材料硬度与磨粒硬度之比小于0.8。 30 按工作环境可分为：按工作环境可分为： 普通型磨粒磨损普通型磨粒磨损：正常条件下。：正常条件下。 腐蚀磨粒磨损腐蚀磨粒磨损：腐蚀介质中。：腐蚀介质中。 高温磨粒磨损高温磨粒磨损：高温下。：高温下。 磨粒磨损的模型与机理磨粒磨损的模型与机理 磨粒磨损简化模型磨粒磨损简化模型 1966年年R

33、abinowicz以两体磨粒磨损为例，估以两体磨粒磨损为例，估 算出以切削作用为主的磨粒磨损量。该简化模型假设：算出以切削作用为主的磨粒磨损量。该简化模型假设： 磨粒磨损中的颗粒为圆锥体。磨粒磨损中的颗粒为圆锥体。 被磨材料为不产生任何变形的刚体。被磨材料为不产生任何变形的刚体。 磨损过程为滑动过程。磨损过程为滑动过程。 31 经磨粒磨损后磨损掉的材料体积，即被迁移的沟槽体经磨粒磨损后磨损掉的材料体积，即被迁移的沟槽体 积积(阴影部分阴影部分)为：为： 式中，式中，V磨损体积；磨损体积；r为磨粒圆锥体半径；为磨粒圆锥体半径；x为颗粒压入为颗粒压入 材料的深度；材料的深度；L为滑动距离；为滑动距

34、离；为磨粒圆锥体夹角。为磨粒圆锥体夹角。 2 1 =2=tg (65) 2 Vr x Lr x Lr L 图图6-6 6-6 磨粒磨损的简化模型磨粒磨损的简化模型 32 若材料的硬度若材料的硬度H等于载荷与压痕投影面积之比，等于载荷与压痕投影面积之比， 即即H =p/r2，代入式，代入式(6-5)后可得：后可得： 式中，式中，p法向载荷；法向载荷；H金属材料的硬度。金属材料的硬度。 上式表明，上式表明，在一定磨粒条件下，磨损体积与所在一定磨粒条件下，磨损体积与所 加的载荷成正比，而与材料的硬度成反比。加的载荷成正比，而与材料的硬度成反比。 磨料磨损机理磨料磨损机理 微观切削磨损机理微观切削磨损

35、机理：在法向力下，磨粒压入表：在法向力下，磨粒压入表 面；而切向力使磨粒向前推进；磨粒如同刀具一面；而切向力使磨粒向前推进；磨粒如同刀具一 样，在表面进行切削而形成切屑。样，在表面进行切削而形成切屑。 tg = (66) pL V H 33 多次塑变磨损机理多次塑变磨损机理：犁沟：犁沟犁皱犁皱反复塑性变形，反复塑性变形， 最后因材料产生加工硬化或其它强化作用最终剥落最后因材料产生加工硬化或其它强化作用最终剥落 而成为磨屑。而成为磨屑。 微观断裂微观断裂(剥落剥落)磨损机理磨损机理：磨粒与脆性材料表面：磨粒与脆性材料表面 接触时，材料表面因受到磨粒的压入而形成裂纹，接触时，材料表面因受到磨粒的压

36、入而形成裂纹， 当裂纹互相交叉或扩展到表面上时就发生剥落形成当裂纹互相交叉或扩展到表面上时就发生剥落形成 磨屑；断裂机制造成的材料损失率最大。磨屑；断裂机制造成的材料损失率最大。 疲劳磨损机理疲劳磨损机理：摩擦表面在磨粒产生的循环接触：摩擦表面在磨粒产生的循环接触 应力作用下，使表面材料因疲劳而剥落。应力作用下，使表面材料因疲劳而剥落。 在实际磨粒磨损过程中，往往有几种机制同时存在实际磨粒磨损过程中，往往有几种机制同时存 在，但以某一种机制为主。在，但以某一种机制为主。当工作条件发生变化时，当工作条件发生变化时， 磨损机制也随之变化。磨损机制也随之变化。 34 磨粒磨损的影响因素磨粒磨损的影响

37、因素 材料性能材料性能 硬度硬度：一般情况下，材料硬度越高，其抗磨粒磨一般情况下，材料硬度越高，其抗磨粒磨 损能力也越高。损能力也越高。 对纯金属和各种成分未经热处理的钢，耐磨性与对纯金属和各种成分未经热处理的钢，耐磨性与 材料的硬度成正比。材料的硬度成正比。 对经过热处理的钢，其耐磨性也与硬度成线性关对经过热处理的钢，其耐磨性也与硬度成线性关 系，但直线的斜率比纯金属为小。系，但直线的斜率比纯金属为小。 通过塑性变形虽能使钢材加工硬化、提高钢的硬通过塑性变形虽能使钢材加工硬化、提高钢的硬 度，但不能改善其抗磨粒磨损的能力。度，但不能改善其抗磨粒磨损的能力。 35 图图6-7 6-7 磨粒磨损

38、中的相对耐磨性与材料硬度的关系磨粒磨损中的相对耐磨性与材料硬度的关系 (a)(a)纯金属和未热处理钢纯金属和未热处理钢 (b)(b)热处理钢热处理钢 36 断裂韧性断裂韧性 断裂韧性也会影响材料的磨粒磨损性能。断裂韧性也会影响材料的磨粒磨损性能。 图图6-8 6-8 耐磨性、硬度和断裂韧性耐磨性、硬度和断裂韧性 的关系示意图的关系示意图 在在区区，磨损受断裂过程，磨损受断裂过程 控制，故控制，故耐磨性随断裂韧性耐磨性随断裂韧性 提高而增加提高而增加。 在在区区，当硬度和断裂韧，当硬度和断裂韧 性配合最佳时，性配合最佳时，耐磨性最高耐磨性最高。 在在区区，由于磨损受塑性，由于磨损受塑性 变形控制

39、，因而变形控制，因而耐磨性和硬耐磨性和硬 度均降低度均降低。 可见，磨粒磨损抗力并不可见，磨粒磨损抗力并不 唯一决定于硬度，还与材料唯一决定于硬度，还与材料 的韧性有关。的韧性有关。 37 显微组织显微组织 马氏体的耐磨性最好马氏体的耐磨性最好，铁素体铁素体因硬度太低，因硬度太低，耐耐 磨性最差磨性最差。 钢中碳化物钢中碳化物 在在软基体中碳化物数量增加，弥散度增加，耐软基体中碳化物数量增加，弥散度增加，耐 磨性也提高磨性也提高；但；但在硬基体在硬基体(即基体硬度与碳化物即基体硬度与碳化物 硬度相近硬度相近)中中，碳化物反而损害材料的耐磨性碳化物反而损害材料的耐磨性。 38 图图6-9 6-9

40、 磨损体积与磨损体积与H H0 0/ /H H的关系的关系 磨粒性能磨粒性能 磨粒硬度磨粒硬度 磨损体积与硬度比磨损体积与硬度比H0/H(磨粒硬度磨粒硬度H0与材料硬度与材料硬度H之之 比比)的关系，如图的关系，如图6-9所示。两个转折点分别为所示。两个转折点分别为0.7 1.1 和和1.31.7。 提高材料硬度，使提高材料硬度，使H0/H下下 降，磨损体积减小降，磨损体积减小。 在在区，增加材料硬度，磨区，增加材料硬度，磨 损量变化不显著。当损量变化不显著。当H0/H 1.31.7后再增加材料硬度，后再增加材料硬度， 磨损量也不再变化。磨损量也不再变化。 要降低磨粒磨损率，必须使要降低磨粒磨

41、损率，必须使 材料的硬度高于磨粒的硬度的材料的硬度高于磨粒的硬度的 1.3倍。倍。 39 磨粒尺寸磨粒尺寸 在磨粒磨损过程中，磨粒在磨粒磨损过程中，磨粒 大小对耐磨性的影响，存在大小对耐磨性的影响，存在 一个临界尺寸。如图一个临界尺寸。如图6-10。 磨粒形状磨粒形状 尖锐磨粒造成的磨损量高尖锐磨粒造成的磨损量高 于同样条件下的多角型和圆于同样条件下的多角型和圆 型磨粒产生的磨损量。型磨粒产生的磨损量。 工作条件工作条件 磨损量常与载荷和滑动距磨损量常与载荷和滑动距 离成线性关系。离成线性关系。 图图6-10 6-10 磨粒尺寸对不同磨粒尺寸对不同 材料磨粒磨损体积的影响材料磨粒磨损体积的影响

42、 40 改善抗磨粒磨损能力的措施：改善抗磨粒磨损能力的措施： 对于以对于以切削作用力为主要机理切削作用力为主要机理的磨粒磨损，应的磨粒磨损，应 增加材料的硬度增加材料的硬度；对以；对以塑性变形为主塑性变形为主的磨粒磨损，的磨粒磨损， 应应提高材料的韧性提高材料的韧性。 根据机件服役条件根据机件服役条件(高应力冲击、无冲击下的高应力冲击、无冲击下的 低应力低应力)，合理地选择耐磨材料，合理地选择耐磨材料(高锰钢、中碳调高锰钢、中碳调 质钢质钢)。 采用渗碳、碳氮共渗等化学热处理，提高表面采用渗碳、碳氮共渗等化学热处理，提高表面 硬度，也能有效地改善材料的磨粒磨损性能。硬度，也能有效地改善材料的磨

43、粒磨损性能。 41 n 疲劳磨损疲劳磨损(Fatigue Wear) 概念与分类概念与分类 概念：概念： 两个相互滚动或者滚动兼滑动的摩擦表面，在两个相互滚动或者滚动兼滑动的摩擦表面，在 循环变化的接触应力作用下，由于材料表面因疲循环变化的接触应力作用下，由于材料表面因疲 劳损伤，导致局部区域产生小片或小块状金属剥劳损伤，导致局部区域产生小片或小块状金属剥 落而使物质损失的现象，称为疲劳磨损。落而使物质损失的现象，称为疲劳磨损。 如齿轮、轴承、钢轨与轮毂的磨损等。如齿轮、轴承、钢轨与轮毂的磨损等。 分类：分类： 按剥落裂纹的起始位置及形态分为：按剥落裂纹的起始位置及形态分为： 麻点剥落麻点剥落

44、(点蚀点蚀)：深度在：深度在0.2mm以下的小块以下的小块 剥落，剥落， 常呈针状或痘状凹坑，截面呈不对称常呈针状或痘状凹坑，截面呈不对称V形。形。 42 浅层剥落浅层剥落：深度一般为：深度一般为0.20.4mm，剥块底，剥块底 部大致和表面平行，裂纹走向与表面成锐角和垂部大致和表面平行，裂纹走向与表面成锐角和垂 直。直。 深层剥落深层剥落(表面压碎表面压碎)：深度和表面强化层深度：深度和表面强化层深度 相当，相当， 裂纹走向与表面垂直。裂纹走向与表面垂直。 表面接触情况分析表面接触情况分析 两物体相互接触时，在表面上产生的局部压应两物体相互接触时，在表面上产生的局部压应 力称为力称为接触应力

45、接触应力，也叫，也叫赫兹应力赫兹应力。 受接触应力作用的机件，按接触面初始几何条受接触应力作用的机件，按接触面初始几何条 件不同，可分为件不同，可分为点接触点接触(滚珠轴承间的接触滚珠轴承间的接触)与与线线 接触接触(齿轮间的接触齿轮间的接触)两类。两类。 43 滚动接触时，不论两接触物体是球体的点接触还滚动接触时，不论两接触物体是球体的点接触还 是圆柱体的线接触，接触面均为椭圆，最大压应力是圆柱体的线接触，接触面均为椭圆，最大压应力 都发生在表面上，而最大剪应力都发生在表面上，而最大剪应力max发生在离表面发生在离表面 一定距离一定距离Z=0.786b处处, 其中其中b为接触圆半径。为接触圆

46、半径。 因滚动接触应力为交变应力，因而对接触面上某因滚动接触应力为交变应力，因而对接触面上某 一位置，其亚表层受一位置，其亚表层受0max重复循环应力作用，重复循环应力作用， 应力半幅为应力半幅为0.5max，即为，即为(0.150.16)max。 在交变剪应力的影响下，裂纹容易在最大剪应力在交变剪应力的影响下，裂纹容易在最大剪应力 处成核，并扩展到表面而产生剥落，在零件表面形处成核，并扩展到表面而产生剥落，在零件表面形 成针状或豆状凹坑，造成疲劳磨损。成针状或豆状凹坑，造成疲劳磨损。 44 疲劳磨损机理疲劳磨损机理 麻点剥落麻点剥落(点蚀点蚀) 裂纹起源于表面，剥落层深度在裂纹起源于表面，剥

47、落层深度在0.10.2mm， 从表面看麻点是针状和豆状凹坑，截面是不对称的从表面看麻点是针状和豆状凹坑，截面是不对称的 V型。型。 在滚动接触过程中，由于表面最大综合切应力反在滚动接触过程中，由于表面最大综合切应力反 复作用在表层局部区域，若材料的抗剪屈服强度较复作用在表层局部区域，若材料的抗剪屈服强度较 低，则将在该处产生塑性变形，同时还伴有形变强低，则将在该处产生塑性变形，同时还伴有形变强 化。由于损伤逐步累积，直到表面最大综合切应力化。由于损伤逐步累积，直到表面最大综合切应力 超过材料的抗剪强度时，就在表层形成裂纹。超过材料的抗剪强度时，就在表层形成裂纹。 在纯滚动条件下，裂纹扩展方向与

48、在纯滚动条件下，裂纹扩展方向与max方向方向 (45倾角倾角)一致。一致。 45 图图6-116-11麻点剥落形成麻点剥落形成 过程示意图过程示意图 (a)(a)初始裂纹形成初始裂纹形成 (b)(b)初始裂纹扩展初始裂纹扩展 (c)(c)二次裂纹形成二次裂纹形成 (d)(d)二次裂纹扩展二次裂纹扩展 (e)(e)形成磨屑形成磨屑 (f)(f)锯齿形表面锯齿形表面 46 浅层剥落浅层剥落 裂纹起源于亚表面，剥落层深度一般约裂纹起源于亚表面，剥落层深度一般约0.20.4 mm，它和最大剪应力，它和最大剪应力max所在深度所在深度0.786b相当，相当， 其底部大致和表面平行，而其侧面的一侧与表面约

49、其底部大致和表面平行，而其侧面的一侧与表面约 成成45，另一侧垂直于表面。，另一侧垂直于表面。 这种剥落常发生在机件表面粗糙度低、相对摩擦这种剥落常发生在机件表面粗糙度低、相对摩擦 力小的场合。力小的场合。 图图6-12 6-12 浅层剥落过程示意图浅层剥落过程示意图 (a)(a)在在0.786b0.786b处形成交变塑性区处形成交变塑性区 (b)(b)形成裂纹形成裂纹 (c)(c)裂纹扩展剥落裂纹扩展剥落 47 深层剥落深层剥落(硬化层剥落或压碎性剥落硬化层剥落或压碎性剥落) 经表面强化处理的零件，其疲劳磨损裂纹往往起源经表面强化处理的零件，其疲劳磨损裂纹往往起源 于硬化层与心部的交界处。于

50、硬化层与心部的交界处。裂纹形成后，先平行表面裂纹形成后，先平行表面 扩展，即沿过渡区扩展，而后垂直于表面扩展，最后扩展，即沿过渡区扩展，而后垂直于表面扩展，最后 形成较深的剥落坑。形成较深的剥落坑。 图图6-13 6-13 深层剥落过程示意图深层剥落过程示意图 (a)(a)在过渡区形成塑性变形在过渡区形成塑性变形 (b)(b)在过渡区产生裂纹在过渡区产生裂纹 (c)(c)形成大块剥落形成大块剥落 48 疲劳磨损的影响因素疲劳磨损的影响因素 工作条件工作条件 载荷载荷：轴承的寿命与载荷的立方成反比。：轴承的寿命与载荷的立方成反比。 温度温度：温度升高，接触疲劳磨损加剧。：温度升高，接触疲劳磨损加

51、剧。 环境环境：腐蚀介质会加速材料的接触疲劳磨损。：腐蚀介质会加速材料的接触疲劳磨损。 材料性能材料性能 冶金质量冶金质量：减少夹杂物的含量。：减少夹杂物的含量。 表面粗糙度表面粗糙度：降低粗糙度。：降低粗糙度。 材料的硬度匹配材料的硬度匹配：两摩擦副的硬度相近。：两摩擦副的硬度相近。 热处理组织热处理组织 49 n 腐蚀磨损腐蚀磨损(Corrosive Wear) 概念与分类概念与分类 概念概念 摩擦过程中，金属与周围介质发生化学或电化学摩擦过程中，金属与周围介质发生化学或电化学 反应而产生的表面损伤，称为腐蚀磨损。反应而产生的表面损伤，称为腐蚀磨损。 腐蚀磨损是材料受腐蚀和磨损综合作用的磨

52、损过腐蚀磨损是材料受腐蚀和磨损综合作用的磨损过 程程，对环境、温度、介质、滑动速度、载荷大小及对环境、温度、介质、滑动速度、载荷大小及 润滑条件等极为敏感，稍有变化就可能使腐蚀磨损润滑条件等极为敏感，稍有变化就可能使腐蚀磨损 发生很大变化。发生很大变化。 分类分类 化学腐蚀磨损和电化学腐蚀磨损化学腐蚀磨损和电化学腐蚀磨损。 50 化学腐蚀磨损化学腐蚀磨损 氧化磨损氧化磨损 氧化磨损氧化磨损是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两种作用相继进行的 过程过程。 氧化磨损的大小取决于氧化膜与基体的结合强度和氧氧化磨损的大小取决于氧化膜与基体的结合强度和氧 化速度化速度。 当材料的

53、表面氧化膜是脆性时，由于其与基体结合强当材料的表面氧化膜是脆性时，由于其与基体结合强 度较差，很容易在摩擦过程中被除去；或者由于氧化膜度较差，很容易在摩擦过程中被除去；或者由于氧化膜 的生成速度低于磨损率时，所以它们的磨损量较大。的生成速度低于磨损率时，所以它们的磨损量较大。 当氧化膜的韧性较高时，由于其与基体的结合强度高，当氧化膜的韧性较高时，由于其与基体的结合强度高， 或者氧化速度高于磨损率，此时氧化膜能起减摩耐磨作或者氧化速度高于磨损率，此时氧化膜能起减摩耐磨作 用，氧化磨损量较小。用，氧化磨损量较小。 51 特殊介质中的化学腐蚀磨损特殊介质中的化学腐蚀磨损 特殊介质中的化学腐蚀磨损是指

54、摩擦副工作在特殊介质中的化学腐蚀磨损是指摩擦副工作在 除氧以外的其它介质中，并和它们发生作用形成除氧以外的其它介质中，并和它们发生作用形成 各种不同的产物，又在摩擦中被除去的过程。各种不同的产物，又在摩擦中被除去的过程。 它的磨损过程和氧化磨损过程十分相似，腐蚀它的磨损过程和氧化磨损过程十分相似，腐蚀 与磨损相互加速，从而使材料的磨损速度较大。与磨损相互加速，从而使材料的磨损速度较大。 若形成保护膜，则可使腐蚀磨损速度减小。若形成保护膜，则可使腐蚀磨损速度减小。 52 电化学腐蚀磨损电化学腐蚀磨损 按材料腐蚀磨损产物被机械或腐蚀去除的特点，按材料腐蚀磨损产物被机械或腐蚀去除的特点， 可分为：可

55、分为： 均匀腐蚀条件下的腐蚀磨损均匀腐蚀条件下的腐蚀磨损：先腐蚀形成产物：先腐蚀形成产物 膜、机械去除、再腐蚀、再去除。膜、机械去除、再腐蚀、再去除。 非均匀腐蚀条件下的腐蚀磨损非均匀腐蚀条件下的腐蚀磨损：因晶间腐蚀、：因晶间腐蚀、 电偶腐蚀而加速材料的腐蚀磨损。电偶腐蚀而加速材料的腐蚀磨损。 其影响因素，主要是来自于：其影响因素，主要是来自于： 环境方面环境方面：pH值、浓度、温度、载荷、速度等。值、浓度、温度、载荷、速度等。 材料方面材料方面：成分、组织和性能等。：成分、组织和性能等。 53 n 冲蚀磨损冲蚀磨损(Erosion或或Erosive Wear) 概念与分类概念与分类 冲蚀磨损

56、是指流体或固体颗粒以一定的速度和角度冲蚀磨损是指流体或固体颗粒以一定的速度和角度 对材料表面进行冲击所造成的磨损。对材料表面进行冲击所造成的磨损。颗粒大小一般小颗粒大小一般小 于于1000m，冲击速度在，冲击速度在550m/s以内。以内。 冲蚀类型冲蚀类型介质介质第二相第二相破坏实例破坏实例 气固冲蚀磨损气体固体粒子燃汽轮机、锅炉管道 液滴冲蚀磨损气体液滴(雨滴、水滴) 高速飞行器、汽轮机叶片 流体冲蚀磨损液体固体粒子水轮机叶片、泥浆泵轮 气蚀磨损液体气泡水轮机叶片、高压阀门密封面 表表6-1 6-1 冲蚀磨损的分类冲蚀磨损的分类 54 磨损机理磨损机理 切削磨损理论切削磨损理论：磨粒就如一把

57、微型刀具，当它划过：磨粒就如一把微型刀具，当它划过 材料表面时把材料切除而产生磨损。材料表面时把材料切除而产生磨损。 断裂磨损理论断裂磨损理论：脆性材料在磨粒冲击下几乎不产生：脆性材料在磨粒冲击下几乎不产生 变形，但会在材料表面存在缺陷的地方产生裂纹，裂纹变形，但会在材料表面存在缺陷的地方产生裂纹，裂纹 不断扩展而形成碎片、发生剥落。不断扩展而形成碎片、发生剥落。 变形磨损理论变形磨损理论：在磨粒的反复冲击产生下，材料发：在磨粒的反复冲击产生下，材料发 生加工硬化、提高了材料的弹性极限，直到应力超过材生加工硬化、提高了材料的弹性极限，直到应力超过材 料的强度形成裂纹，并很容易地被随后冲击的磨粒

58、冲掉。料的强度形成裂纹，并很容易地被随后冲击的磨粒冲掉。 薄片剥落磨损理论薄片剥落磨损理论：因磨粒的不断冲击，使材料的：因磨粒的不断冲击，使材料的 表面不断受到前推后挤的作用，于是产生小的、薄的、表面不断受到前推后挤的作用，于是产生小的、薄的、 高度变形的薄片。在反复的冲击和挤压变形作用下，靶高度变形的薄片。在反复的冲击和挤压变形作用下，靶 材表面形成的薄片将从材料表面上剥落下来。材表面形成的薄片将从材料表面上剥落下来。 55 影响因素影响因素 磨粒特性磨粒特性：磨粒越硬，冲蚀磨损量越大；多角形：磨粒越硬，冲蚀磨损量越大；多角形 磨粒比圆形磨粒的磨损率大磨粒比圆形磨粒的磨损率大4倍。材料的磨损

59、率随倍。材料的磨损率随 磨粒尺寸的增大而上升，但超过临界值后磨损率变磨粒尺寸的增大而上升，但超过临界值后磨损率变 化缓慢。化缓慢。 冲蚀速度冲蚀速度：磨损率约与磨粒速度的：磨损率约与磨粒速度的23次方成正次方成正 比。比。 硬度硬度：材料的硬度越高，抗冲蚀磨损的性能越好。：材料的硬度越高，抗冲蚀磨损的性能越好。 材料组织材料组织：组织不同，抗冲蚀磨损的性能也不一：组织不同，抗冲蚀磨损的性能也不一 样。样。 56 n 微动磨损微动磨损(Fretting Wear) 概念与特点概念与特点 在机械设备中，常常由于机械振动引起一些紧在机械设备中，常常由于机械振动引起一些紧 密配合的零件接触表面间产生很

60、小振幅的相对振动，密配合的零件接触表面间产生很小振幅的相对振动， 由此而产生的磨损称为微动磨损。由此而产生的磨损称为微动磨损。 微动磨损的振幅小，滑动的相对速度较低，因微动磨损的振幅小，滑动的相对速度较低，因 而磨损也是轻微的。而磨损也是轻微的。 微动磨损的机理微动磨损的机理 早期理论早期理论：随循环次数的变化，微动磨损分为：随循环次数的变化，微动磨损分为 粘着磨损阶段；磨粒磨损阶段；加工硬化阶段和稳粘着磨损阶段；磨粒磨损阶段；加工硬化阶段和稳 定磨损阶段定磨损阶段四个阶段四个阶段。 57 图图6-14 6-14 微动磨损的微动磨损的 发生与发展过程发生与发展过程 (a)(a)微凸体粘着，磨屑