十一章节金属磨损与接触疲劳.ppt

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1、进入网络实验室十一章节金属磨损与接触疲劳 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望进入网络实验室11.1 11.1 前言前言任何机器运转时，相互接触的零件之间都将因相对运动而产生摩擦，而磨损正是由于摩擦产生的结果。由于磨损，将造成表层材料的损耗，零件尺寸发生变化，直接影响了零件的使用寿命。进入网络实验室11.2 11.2 摩擦及磨损的概念摩擦及磨损的概念11.2.1 11.2.1 摩擦摩擦 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

2、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摩擦。这种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，跟物体相对运动方向相反，阻碍物体间的相对运动。摩擦力(F)与施加在摩擦面上的法向压力(P)之比称为摩擦系数，以表示，即=F/P。l按照两接触面运动方式的不同，可以将摩擦分为：滑动摩擦：指的是一个物体在另一个物体上滑动时产生的摩擦。滚动摩擦：指的是物体在力矩作用下，沿接触表面滚动时的摩擦。进入网络实验室11.2.2 11.2.2 磨损及磨损的类型磨损及磨损的类型按环境和介质可分为：流体磨损；湿磨损；干磨损。按表面接触性质可分为：金属-流体磨损；金属-金属磨损；金属-磨

3、料磨损。目前比较常用的分类方法则是基于磨损的失效机制进行分类，一般分为五类：粘着磨损；磨料磨损；腐蚀磨损；微动磨损；表面疲劳磨损(接触疲劳)。磨损类型并非固定不变，在不同的外部条件和材料具有不同特性情况下，损伤机制会发生转化，由一种损伤机制变成另一种损伤机制。进入网络实验室材料特性包括：金属与氧的化学亲和力以及形成的氧化膜性质；金属在常温和高温下抗粘着能力；金属的力学性能；金属的耐热性；金属与润滑剂相互作用的能力。在摩擦过程中，零件表面还将发生一系列物理、化学和力学状态的变化。如因材料塑性变形而引起表层硬化和应力状态的变化；因摩擦热和其它外部热源作用下而发生的相变、淬火、回火以及回复再结晶等；

4、因与外部介质相互作用而产生的吸附作用。进入网络实验室11.2.3 11.2.3 耐磨性评价耐磨性评价 表示磨损量的方法很多，可用摩擦表面法向尺寸减少量来表，称为线磨损量；也可用体积和重量法来表示，分别称为体积磨损量和重量磨损量。由于上述磨损量是摩擦行程或时间的函数，因此，也可用耐磨强度或耐磨率表示其磨损特性，前者指单位行程的磨损量，单位为m/m或mg/m;后者指单位时间的磨损量,单位为m/hr或mg/hr。还经常用磨损量的倒数和相对耐磨性（）表示所研究材料的耐磨性。（11-1）11.3 11.3 磨损试验方法磨损试验方法进入网络实验室11.4.2 11.4.2 磨料磨损磨料磨损磨料磨损是指硬的

5、磨粒或凸出物对零件表面的摩擦过程中，使材料表面发生磨耗的现象。这种磨粒或凸出物一般指石英，砂土，矿石等非金属磨料，也包括零件本身磨损产物随润滑油进入摩擦面而形成的磨粒。11.4 11.4 磨损机制及影响因素磨损机制及影响因素11.4.1 11.4.1 粘著磨损粘著磨损粘着磨损又称擦伤，咬合磨损。由于零件表面某些接触点在高的局部压力下发生粘合，在相互滑动时，粘着点又被剪切分开，接触面上有金属磨屑被拉拽出来，这种过程反复进行很多次，便导致了表面的损伤。进入网络实验室11.4.4 11.4.4 微动磨损微动磨损 两接触表面间小幅度的相对切向运动称为微动（Fretting）。在压紧的表面之间由于微动而

6、发生的磨损称为微动磨损。在一些机器的紧配合处(见图11-11)，它们之间虽然没有明显的相对位移，但在外加循环载荷和振动的作用下，在配合面的某些局部地区将会发生微小的滑动。11.4.3 11.4.3 腐蚀磨损腐蚀磨损 腐蚀磨损是摩擦面和周围介质发生化学或电化学反应，形成的腐蚀产物并在摩擦过程中被剥离出来而造成的磨损。实际上，可以认为，它是同时发生了两个过程：腐蚀和机械磨损。进入网络实验室11.5.1 11.5.1 接触应力概念接触应力概念 两物体相互接触时，在表面上产生的局部压力叫做接触应力，一般出现如下两种情况：(1)两接触物体在加载前为线接触(如圆柱与圆柱、圆柱与平面接触)(2)两接触物体在

7、加载前为点接触(如滚珠轴承)11.5 11.5 接触疲劳接触疲劳接触疲劳也称表面疲劳磨损，是指滚动轴承、齿轮等类零件，在表面接触压应力长期反复作用下所引起的一种表面疲劳现象。进入网络实验室 (1)点蚀 通常把深度在0.1-0.2mm以下的小块剥落叫做点蚀。裂纹一般起源于表面。剥落坑呈针状或痘状。(2)浅层剥落 其剥落深度一般为0.2-0.4 mm。(3)深层剥落 这类剥落坑较深(0.4mm)、块大。一般发生在表面强化的材料中，如渗碳钢中。接触疲劳破坏分为点蚀、浅层剥落、深层剥落三种主要类型。11.5.2 11.5.2 接触疲劳类型和损伤过程接触疲劳类型和损伤过程进入网络实验室马氏体含碳量 未溶碳化物的影响 硬度 残余奥氏体的影响 11.5.3 11.5.3 影响接触疲劳抗力的因素影响接触疲劳抗力的因素(1)材料的冶金质量(2)热处理和组织状态进入网络实验室本章完