材料磨损与耐磨材料磨粒磨损PPT学习教案

1、会计学1材料材料(cilio)磨损与耐磨材料磨损与耐磨材料(cilio)磨粒磨粒磨损磨损第一页，共49页。2第1页/共49页第二页，共49页。3第2页/共49页第三页，共49页。4第3页/共49页第四页，共49页。 硬颗粒或凸出物一般硬颗粒或凸出物一般(ybn)为：非金属材料，如石英砂、为：非金属材料，如石英砂、矿石等，也可能是金属，如落入齿轮间的金属屑等。矿石等，也可能是金属，如落入齿轮间的金属屑等。 磨粒磨损几乎没有一种是单一磨损机理引起的，经常是磨粒磨损几乎没有一种是单一磨损机理引起的，经常是多种磨损机制综合作用的结果，而且随着磨损条件的变多种磨损机制综合作用的结果，而且随着磨损条件的变

2、化，可能从一种机制转化为另一种机制。化，可能从一种机制转化为另一种机制。第4页/共49页第五页，共49页。6第5页/共49页第六页，共49页。7第6页/共49页第七页，共49页。8第7页/共49页第八页，共49页。9 低应力磨粒磨损低应力磨粒磨损磨粒与材料表面间的作用力小于磨粒本身压溃强度时的力。磨粒与材料表面间的作用力小于磨粒本身压溃强度时的力。磨损结果是在材料表面只发生磨损结果是在材料表面只发生(fshng)(fshng)微小的划痕（擦伤），既不使微小的划痕（擦伤），既不使磨粒破碎又能使材料不断流失的磨损方式，宏观可见磨损表面比较光磨粒破碎又能使材料不断流失的磨损方式，宏观可见磨损表面比较

3、光亮，高倍观察可见微细的磨沟或微坑一类磨损。典型零件如农机具的亮，高倍观察可见微细的磨沟或微坑一类磨损。典型零件如农机具的磨损、运输过程的溜槽、漏斗、料车等。磨损、运输过程的溜槽、漏斗、料车等。第8页/共49页第九页，共49页。10 当磨粒与材料之间接触压应力大于磨粒的压溃强度(qingd)时，韧性材料产生塑性变形或疲劳，脆性材料则发生碎裂或剥落。 磨损的磨粒在压碎前，几乎没有滚动和切削，对被磨表面的主要作用由接触处集中压应力造成。第9页/共49页第十页，共49页。11 对塑性材料，就像打硬度一样，磨粒使材料表对塑性材料，就像打硬度一样，磨粒使材料表面面(biomin)发生塑性变形，许许多多发

4、生塑性变形，许许多多“压头压头”对材对材料表面料表面(biomin)作用，使之发生不定向流动，最作用，使之发生不定向流动，最后由疲劳而破坏。对于脆硬材料，几乎不发生塑性后由疲劳而破坏。对于脆硬材料，几乎不发生塑性流动，磨损主要是脆性破裂的结果。典型零件是滚流动，磨损主要是脆性破裂的结果。典型零件是滚式破碎机中的辊轮等（见右图）。式破碎机中的辊轮等（见右图）。第10页/共49页第十一页，共49页。12第11页/共49页第十二页，共49页。13请根据宏观图片辨别磨粒磨损请根据宏观图片辨别磨粒磨损(m sn)的种类，并说明理由：的种类，并说明理由：123456第12页/共49页第十三页，共49页。1

5、4（2）根据使用条件，还有如下分类）根据使用条件，还有如下分类(fn li)： 冲击磨粒磨损：磨粒（通常是块状）垂直或以一定的倾角冲击磨粒磨损：磨粒（通常是块状）垂直或以一定的倾角落在材料表面上。其情况与冲蚀磨损相似，但局部应力要高得落在材料表面上。其情况与冲蚀磨损相似，但局部应力要高得多。多。 冲蚀磨粒磨损：材料同含有固体颗粒的液体作相对运动，冲蚀磨粒磨损：材料同含有固体颗粒的液体作相对运动，在表面造成的损耗。在表面造成的损耗。 气蚀气蚀-冲蚀磨粒磨损：固体同液体作相对运动，在气泡破裂冲蚀磨粒磨损：固体同液体作相对运动，在气泡破裂区产生高压或高温而引起的磨损，并伴有流体与磨粒的冲蚀作区产生高

6、压或高温而引起的磨损，并伴有流体与磨粒的冲蚀作用。用。 腐蚀磨粒磨损：同环境条件发生化学或电化学反应，而磨腐蚀磨粒磨损：同环境条件发生化学或电化学反应，而磨损是材料损失的主要原因。损是材料损失的主要原因。第13页/共49页第十四页，共49页。15请根据宏观图片，结合工况，辨别磨粒磨损的种类请根据宏观图片，结合工况，辨别磨粒磨损的种类(zhngli)，并说明理由：，并说明理由：叶轮叶轮(yln)密封环密封环第14页/共49页第十五页，共49页。16（3）根据）根据(gnj)接触条件接触条件两体磨粒磨损：颗粒直接作用于材料表面两体磨粒磨损：颗粒直接作用于材料表面三体磨粒磨损：颗粒处于两个被磨材料表

7、面间。三体磨粒磨损：颗粒处于两个被磨材料表面间。第15页/共49页第十六页，共49页。17（5）根据）根据(gnj)相对硬度相对硬度 软磨粒磨粒磨损：软磨粒磨粒磨损：Hm/Ha0.8 硬磨粒磨粒磨损：硬磨粒磨粒磨损： Hm/Ha0.8 a：磨粒：磨粒 m: 材料材料（6）根据）根据(gnj)表面损伤形貌表面损伤形貌 擦伤型磨粒磨损擦伤型磨粒磨损 刮伤型磨粒磨损刮伤型磨粒磨损 研磨型磨粒磨损研磨型磨粒磨损 凿削型磨粒磨损凿削型磨粒磨损 犁皱型磨粒磨损犁皱型磨粒磨损 微观裂纹型磨粒磨损微观裂纹型磨粒磨损（7）根据）根据(gnj)磨损机理磨损机理 塑性变形磨粒磨损塑性变形磨粒磨损 断裂磨粒磨损断裂磨

8、粒磨损第16页/共49页第十七页，共49页。18第17页/共49页第十八页，共49页。19LxrLxr221VV：磨损：磨损(m sn)体积体积r： 磨粒圆锥磨粒圆锥 体半径体半径x ：磨粒压入：磨粒压入 材料内深材料内深度度l(L)：滑动距：滑动距离离第18页/共49页第十九页，共49页。20 xrtg2/rP H 磨粒圆锥体夹角磨粒圆锥体夹角(ji jio) P法向载荷；法向载荷； H金属材料的硬度；金属材料的硬度；22,/ssPrrP 设屈服极限与硬度相等，则设屈服极限与硬度相等，则第19页/共49页第二十页，共49页。21xrtgLxrLxr221V22/V Lrxr tgr tgtg

9、 PH VPtgLH令/abrKtg 2/rP H第20页/共49页第二十一页，共49页。22abrKPVLHabrPLVKH则：则：第21页/共49页第二十二页，共49页。23p 不是单个、而是多个磨粒共同作用不是单个、而是多个磨粒共同作用p 材料发生塑性变形材料发生塑性变形p 磨损过程中常常会伴随有冲击的作用。磨损过程中常常会伴随有冲击的作用。p 磨损环境的影响（温度、湿度磨损环境的影响（温度、湿度(shd)、腐蚀介、腐蚀介质等）质等）局限性：（实际局限性：（实际(shj)情况是：）情况是：）第22页/共49页第二十三页，共49页。24磨粒磨损磨粒磨损(m sn)基本模型与原理基本模型与原

10、理第23页/共49页第二十四页，共49页。25第24页/共49页第二十五页，共49页。26微观微观(wigun)(wigun)切切削削第25页/共49页第二十六页，共49页。27第26页/共49页第二十七页，共49页。l 微观切削磨损是常见的一种磨损，特别是在固定磨粒磨损和凿削式磨损中，它是材料表面磨损的主要(zhyo)机理。是否经常是否经常(jngchng)发生呢？发生呢？第27页/共49页第二十八页，共49页。29l 在某些条件下，切削磨损占整个磨损的比例很大，但通常磨粒和表面接触时发生切削磨损的概率不大。l 其原因是：磨粒形状较圆钝；在犁沟过程中磨粒的棱角不是棱边对着运动方向；磨粒和被磨

11、材料表面之间的夹角(ji jio)(迎角)太小；表面材料塑性很高。第28页/共49页第二十九页，共49页。30是否有一种其他的磨损(m sn)机制？第29页/共49页第三十页，共49页。31不产生切屑，则称为犁皱。犁不产生切屑，则称为犁皱。犁沟或犁皱后堆积在两侧和前缘沟或犁皱后堆积在两侧和前缘的材料以及沟槽中的材料，在的材料以及沟槽中的材料，在受到随后的磨粒作用时，可能受到随后的磨粒作用时，可能把已堆积的材料压平，也可能把已堆积的材料压平，也可能使已变形的沟底材料再一次犁使已变形的沟底材料再一次犁皱变形，如此反复塑变，导致皱变形，如此反复塑变，导致(dozh)材料产生加工硬化或材料产生加工硬化

12、或其他强化作用最终剥落而成为其他强化作用最终剥落而成为磨屑。磨屑。第30页/共49页第三十一页，共49页。32XYXY200300400500600700-12-10-8-6-4-202468YDepth(m)Width(m)X100200300400500600-8-6-4-202468YDepth(m)Width(m)X犁皱犁皱第31页/共49页第三十二页，共49页。33第32页/共49页第三十三页，共49页。34多次塑变磨损机理是否多次塑变磨损机理是否(sh fu)(sh fu)适合所有材料呢？适合所有材料呢？在大量的观察发现，一些脆性材料不适合塑性变形磨损机理(j l)的解释。第三类磨

13、损(m sn)机制第33页/共49页第三十四页，共49页。35微观微观(wigun)(wigun)犁沟犁沟 第三，微观断裂磨损第三，微观断裂磨损(m sn)机理机理 磨损磨损(m sn)时由时由于磨粒压入被磨材料表面，于磨粒压入被磨材料表面，大多数材料都会发生塑性大多数材料都会发生塑性变形。但有些材料尤其是变形。但有些材料尤其是脆性材料，可能是断裂机脆性材料，可能是断裂机理占主要地位。当断裂发理占主要地位。当断裂发生时，压痕周围的材料被生时，压痕周围的材料被磨损磨损(m sn)剥落，因此剥落，因此磨损磨损(m sn)比塑性材料比塑性材料大。大。 脆性材料的压痕断脆性材料的压痕断裂，其外部条件决

14、定于载裂，其外部条件决定于载荷大小、磨粒的形状和尺荷大小、磨粒的形状和尺寸以及周围环境等，其内寸以及周围环境等，其内部条件主要决定于材料的部条件主要决定于材料的硬度和断裂韧性等。硬度和断裂韧性等。第34页/共49页第三十五页，共49页。36第35页/共49页第三十六页，共49页。37微观微观(wigun)(wigun)断裂断裂第36页/共49页第三十七页，共49页。38第37页/共49页第三十八页，共49页。39第38页/共49页第三十九页，共49页。40第39页/共49页第四十页，共49页。41第40页/共49页第四十一页，共49页。42第41页/共49页第四十二页，共49页。43KHm-6

15、n第二，过渡磨损区：在第二，过渡磨损区：在0.8HaHm1.25Ha的范围内，的范围内，系数系数KHm-2.5n第三，高磨损区：在第三，高磨损区：在Hm0.8Ha的范围内，系数的范围内，系数K基本保持恒定基本保持恒定(hngdng)。不。不难看出：磨粒磨损不仅决定于难看出：磨粒磨损不仅决定于材料的硬度材料的硬度Hm，而且更主要，而且更主要的是决定于材料硬度的是决定于材料硬度Hm和磨和磨粒的硬度粒的硬度Ha比值。当比值。当Hm/Ha比值超过一定值后，磨损量会比值超过一定值后，磨损量会迅速降低。迅速降低。第42页/共49页第四十三页，共49页。44不同材料磨粒尺寸不同材料磨粒尺寸(ch cun) 对磨损率的影响对磨损率的影响临界尺寸临界尺寸第43页/共49页第四十四页，共49页。45相对磨损率磨粒形状类型1018碳素退火钢1045碳素正火钢3.5C-3.5Ni-2.5Cr硬铸铁3