金属材料磨损及耐磨材料.ppt

1、史涛涛 10721436 2010.10.17,材料的磨损,材料的磨损,1.材料磨损的定义 2.材料磨损的分类及影响因素 3.低温合金耐磨钢,材料的磨损,材料接触表面在相对运动中由于机械作用、间或伴有化学作用而产生的不断损耗现象。磨损一般来源于摩擦，但磨损与摩擦力、摩擦系数之间的关系却很复杂。在具体工作条件下影响磨损的因素很多，其中有环境因素（湿度、温度和介质等)、润滑条件、工作条件(载荷、速度和运动方式等)、材料的成分和组织，以及工件表面的物理化学性质等。每一因素稍有变化都会使磨损量改变，并可能改变磨损机理。,材料的磨损,从物理和化学观点分析： 磨损是发生在两物体相对运动的一层很薄的表面上，

2、磨损过程中一个重要的特点就是机械能转化为热能，加热和冷却都以非常快的速度进行，物体表面具有相当高的表面活性和自由能。材料表面原子与环境介质发生相互作用，产生物理吸附、化学吸附和化学反应，使材料表面发生加工硬化成层或形成表面织构，将会影响材料的磨损过程，可以说磨损是一个动态过程。,材料的磨损,从原子和作用力分析： 相互接触的两表面上的原子靠的极近，甚至进入斥力场，在相互运动时就会产生能量损耗。当物体充分接触时，原子将被排斥而其自然的趋势是回到原来的位置上去，然而这是个似乎不可能的假说，即原子可能被撞击出，并运动的足够远以致进入相对表面的另一个原子场内，在这里得到新的平衡位置。也就是说原子可以从一

3、个物体表面上被另一个物体表面俘获。,黏着磨损,黏着磨损： 是在法向加载下两物体接触面相对滑动时产出的磨损。 黏着磨损分三个阶段（1）跑合阶段，(2)温度磨损阶段（3）急剧磨损阶段,影响黏着磨损的因素,材料组织与性能的影响： 1.金属点阵结构与组织，体心立方和面心立方较密排六方对耐磨性差，说明c/a的比值越大黏着倾向性越小。 2.金属互溶性对黏着磨损的影响，互溶性越好黏着倾向越大，即两种金属接触，相互间互溶性好，说明相互间结合力强磨损较严重。比如，同族元素或同周期元素，原子结构相同性能相似，属于无限固溶金属，摩擦区域表面有较高的结合能，所以黏着磨损较严重。,影响黏着磨损的因素,3 .金属组织的影

4、响，金属组织的影响与塑性变形特点、晶界和晶粒的位向有关，因此耐磨件不宜选取晶粒粗大的材料。在磨损时组织的连续性和性能的均一性都对磨损性不利。例如混合物合金比固溶体合金耐磨性好。,磨料磨损,磨粒磨损: 是指硬的磨粒在与摩擦表面接触运动过程中，使表面材料发生损耗的过程。球磨机，棒磨机等都属于磨料磨损。,疲劳磨损,疲劳磨损： 当两个接触体相对滚动或滑动时， 在接触区形成的循环应力超过材料 的疲劳强度的情况下，在表面引发裂 纹并逐步扩展，最后使裂纹以上的材 料断裂脱落下来的过程。主要发生在 承受周期性的载荷或在接触变应力的 机器零件的表面上。 产生裂纹主要有两个因素：内因，材料表面层内存在着物理和化学

5、缺陷，如晶格缺陷、点缺陷、位错金属夹杂物等。外因，有缺陷的部位产生应力集中就会产生裂纹。,疲劳磨损的影响因素,1.材料组织性能的影响，提高材料疲劳寿命的关键是材料的纯度，这就要就在材料的制备时减少非金属夹杂物，气泡等，另外增加奥氏体的含量会增加寿命，残余奥氏体可以增加接触面积，降低接触应力，还会发生变形强化和应变诱发马氏体相变提高表面残余应力，阻碍裂纹的萌生于发展。 2.强度的影响，材料的强度越高，裂纹就越难产生，所以疲劳寿命就会长。,低温合金耐磨钢,低温合金耐磨钢合金成分总量5%，主要合金元素有锰、硅、铬、钼、镍等。对于耐磨钢最主要的性能是硬度，还要有一定的强度和韧性。低温合金钢一般都采取热

6、处理以形成珠光体、贝氏体或马氏体。 1.珠光体-渗碳体抗磨钢，例如化学成分为C 0.72,Mn 0.88,Si 0.30,Cr 1.56,Ni 0.75,Mo 0.38的钢，经970退火，890正火，530回火，具有很高的硬度。该钢中铬和钼是稳定珠光体的元素，能是组织形成珠光体，又使钢在摩擦产生高温时珠光体不会分解。,低温合金耐磨钢,2.马氏体抗磨钢，加入几中提高钢的淬透性的合金元素，能得到马氏体组织，获得高硬度。 3.奥氏体-贝氏体抗磨钢，这种钢又称为等温淬火高碳硅合金铸钢。组织为贝氏体及分布于其上的奥氏体。化学成分为：C 0.6-0.9,Si 2.3-2.4,Mo 0.3,经过加热至奥氏体区固溶后，在320-360等温淬火，可形