材料性能学PPT学习教案.pptx

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1、会计学1材料材料(cilio)性能学性能学第一页，共43页。n n摩擦磨损是工程材料失效的主摩擦磨损是工程材料失效的主要因素之一要因素之一n n因机件的相对运动因机件的相对运动(xin du yn dn)产生摩擦，导致磨损产生摩擦，导致磨损n n摩擦摩擦磨损磨损降低使用寿降低使用寿命、增加能耗、产生噪音和振命、增加能耗、产生噪音和振动、影响环境。动、影响环境。2023/2/262第1页/共43页第二页，共43页。本章本章(bn zhn)主要内容主要内容n n介绍材料摩擦磨损机理介绍材料摩擦磨损机理(j l)、摩擦磨损试验测试方法以及提摩擦磨损试验测试方法以及提高材料摩擦磨损性能的主要途高材料摩

2、擦磨损性能的主要途径。径。n n重点要掌握材料摩擦磨损的机重点要掌握材料摩擦磨损的机理理(j l)和提高材料摩擦磨损和提高材料摩擦磨损性能的主要途径。性能的主要途径。2023/2/263第2页/共43页第三页，共43页。第一节第一节 磨损磨损(m sn)(m sn)的基本概念及类型的基本概念及类型1、摩擦、摩擦机械零件的表面在显微镜下观察机械零件的表面在显微镜下观察是高低不平的。是高低不平的。高低不平的两个接触面相对运动高低不平的两个接触面相对运动时，就产生阻力时，就产生阻力接触物产生阻碍运动的现象就叫接触物产生阻碍运动的现象就叫摩擦，阻碍运动的力称为摩擦摩擦，阻碍运动的力称为摩擦力。它与接触

3、法向压力（力。它与接触法向压力（p）和）和摩擦系数（摩擦系数（）的关系为：）的关系为：F=p摩擦的害处：磨损、消耗摩擦的害处：磨损、消耗(xioho)能量、降低机器性能。能量、降低机器性能。摩擦的益处：行走、车辆制动等。摩擦的益处：行走、车辆制动等。2023/2/264第3页/共43页第四页，共43页。2、磨损、磨损摩擦运动的结果是产生磨屑，即摩擦运动的结果是产生磨屑，即产生磨损。产生磨损。磨屑的形成也是材料发生变形和磨屑的形成也是材料发生变形和断裂的过程。断裂的过程。材料的磨损过程除造成材料损失材料的磨损过程除造成材料损失外，还将发生一系列物理、化外，还将发生一系列物理、化学状态的变化，如形

4、变硬化学状态的变化，如形变硬化（高锰钢履带）和摩擦热引起（高锰钢履带）和摩擦热引起的相变（淬火钢中的残余奥氏的相变（淬火钢中的残余奥氏体转变为马氏体）等。这些体转变为马氏体）等。这些(zhxi)变化将影响材料的摩变化将影响材料的摩擦磨损性能。擦磨损性能。2023/2/265第4页/共43页第五页，共43页。3 3、磨损的、磨损的3 3个阶段：个阶段：跑合阶段：表面逐步跑合阶段：表面逐步(zhb)(zhb)磨平，实磨平，实际接触面积不断增际接触面积不断增大磨损速率不断减大磨损速率不断减小。小。稳定磨损阶段：磨损稳定磨损阶段：磨损量呈线性，磨损速量呈线性，磨损速率为一定值。工件率为一定值。工件服役

5、阶段，跑合越服役阶段，跑合越好，磨损速率越低。好，磨损速率越低。剧烈磨损阶段：摩擦剧烈磨损阶段：摩擦接触面间隙增大，接触面间隙增大，机件的振动加剧，机件的振动加剧，润滑膜或保护层被润滑膜或保护层被损坏，机件表面被损坏，机件表面被恶化，磨损速率迅恶化，磨损速率迅速加大。速加大。2023/2/266第5页/共43页第六页，共43页。磨损磨损(m sn)的基本类型的基本类型按工作环境来分有：润滑磨损按工作环境来分有：润滑磨损(m sn)、干磨损、干磨损(m sn)、磨粒磨、磨粒磨损损(m sn)和和腐蚀磨损和和腐蚀磨损(m sn)等。等。按机理来分主要有粘着磨损按机理来分主要有粘着磨损(m sn)、

6、磨粒磨损、磨粒磨损(m sn)、腐蚀、腐蚀磨损磨损(m sn)和疲劳磨损和疲劳磨损(m sn)（接触疲劳）等。（接触疲劳）等。摩擦摩擦面损伤和破坏形式不同。面损伤和破坏形式不同。腐蚀磨损腐蚀磨损(m sn)是材料与周围是材料与周围环境发生化学或电化学反应的环境发生化学或电化学反应的结果，这里就不讨论了。本章结果，这里就不讨论了。本章主要讲粘着磨损主要讲粘着磨损(m sn)、磨粒、磨粒磨损磨损(m sn)和疲劳磨损和疲劳磨损(m sn)。2023/2/267第6页/共43页第七页，共43页。第二节第二节 磨损磨损(m sn)(m sn)的基本过程的基本过程一、粘着磨损一、粘着磨损凹凸不平的表面，

7、少数微凸体的凹凸不平的表面，少数微凸体的尖顶产生很高的应力，超过屈尖顶产生很高的应力，超过屈服点而发生塑性变形。服点而发生塑性变形。若接触面上的油膜、氧化膜等保若接触面上的油膜、氧化膜等保护膜被破坏，裸露的凸体直接护膜被破坏，裸露的凸体直接与对磨面接触，摩擦热使凸体与对磨面接触，摩擦热使凸体与接触的对磨材料直接熔合。与接触的对磨材料直接熔合。相对运动，使熔合点被拉开、脱相对运动，使熔合点被拉开、脱落，形成磨屑。落，形成磨屑。新的凸体将成为新的凸体将成为(chngwi)新的新的粘着点，如此反复，使工件不粘着点，如此反复，使工件不断磨损。断磨损。易发生条件：摩擦副相对滑动速易发生条件：摩擦副相对滑

8、动速度小，接触面氧化膜脆弱，润度小，接触面氧化膜脆弱，润滑条件差，接触应力大滑条件差，接触应力大2023/2/268第7页/共43页第八页，共43页。粘着粘着粘着粘着(zhn(zhn zhe)zhe)磨损磨损磨损磨损n n粘着粘着(zhn zhe)磨损的磨损的表面特征：表面特征：n n 机件表面有大小不机件表面有大小不等的结疤等的结疤2023/2/269第8页/共43页第九页，共43页。粘着点断裂的两种形式：粘着点断裂的两种形式：粘着点结合强度低于两侧粘着点结合强度低于两侧(lin c)材料，则接触点断裂。磨损材料，则接触点断裂。磨损量较小，摩擦面显得较平滑，只量较小，摩擦面显得较平滑，只有轻

9、微擦伤。锡基合金与钢的滑有轻微擦伤。锡基合金与钢的滑动就属此类型。动就属此类型。粘着点的结合强度高于两侧粘着点的结合强度高于两侧(lin c)材料，断裂发生在强度较差材料，断裂发生在强度较差的一侧，粘着点保留在强度较高的一侧，粘着点保留在强度较高的材料上，形成更大的凹坑和凸的材料上，形成更大的凹坑和凸台，使接触面显得越来越粗糙，台，使接触面显得越来越粗糙，造成磨损速率加大，甚至出现咬造成磨损速率加大，甚至出现咬死现象。如铅基合金轴瓦与钢轴死现象。如铅基合金轴瓦与钢轴之间的滑动粘着磨损就属于此类。之间的滑动粘着磨损就属于此类。粘着粘着粘着粘着(zhn(zhn zhe)zhe)磨损磨损磨损磨损20

10、23/2/2610第9页/共43页第十页，共43页。n n J.F.Archard提出了粘着磨损的提出了粘着磨损的估算方法。估算方法。n n设法向力设法向力p，微凸体接触，微凸体接触(jich)数量数量n，粘着点平均直径为，粘着点平均直径为d的的球体。当球体。当n个接触个接触(jich)点同时点同时发生塑性变形时，作用在接触发生塑性变形时，作用在接触(jich)点上的法向力点上的法向力p为：为：n n （6-2）n n 粘着粘着(zhn(zhn zhe)zhe)磨损磨损2023/2/2611真实面积真实面积接触压缩屈服强度接触压缩屈服强度第10页/共43页第十一页，共43页。n n只要滑动只要

11、滑动(hudng)d距离，就距离，就有有n个接触点发生了粘着磨损，个接触点发生了粘着磨损，故单位滑动故单位滑动(hudng)距离内出距离内出现的接触点数为：现的接触点数为：n n N=n/d=4p/(3sc d3)n n如接触点被拉出半球的几率是如接触点被拉出半球的几率是K，则滑动，则滑动(hudng)一段距离后，一段距离后，总拉出的磨损量为：总拉出的磨损量为：n n 粘着粘着(zhn(zhn zhe)zhe)磨损磨损2023/2/2612K为粘着磨损为粘着磨损(m sn)系数系数第11页/共43页第十二页，共43页。n nWKpL/3Hvn n 表明，粘着磨表明，粘着磨损量与接触压力损量与接

12、触压力p、滑动距离滑动距离L成正比，成正比，与材料的硬度成与材料的硬度成反比。反比。n nArchard模型的适模型的适用用(shyng)性性n n当当p 1/3摩擦副摩擦副材料硬度时，适材料硬度时，适用用(shyng)。n n当当pb时，时，K值值急剧增大，磨损急剧增大，磨损量也急剧增加，量也急剧增加，造成大面积的焊造成大面积的焊合和咬死。合和咬死。2023/2/2613第12页/共43页第十三页，共43页。复复 习习n n提高金属疲劳性能有哪些措施？提高金属疲劳性能有哪些措施？n n什么是热疲劳？有哪些因素影响材什么是热疲劳？有哪些因素影响材料热疲劳性能？料热疲劳性能？n n磨损过程分哪三

13、个阶段？磨损过程分哪三个阶段？n n磨损的基本类型有哪些？磨损的基本类型有哪些？n n什么是粘着磨损？它的表面特征什么是粘着磨损？它的表面特征(tzhng)是什么？是什么？n n粘着磨损中，粘着点断裂的形式有粘着磨损中，粘着点断裂的形式有哪两种？哪两种？n nArchard公式是什么？它表明磨损公式是什么？它表明磨损与什么因素有关？与什么因素有关？2023/2/2614第13页/共43页第十四页，共43页。二、磨粒磨损二、磨粒磨损(m sn)n n磨粒磨损又称为磨粒磨损又称为磨料磨损，是摩磨料磨损，是摩擦副的一方坚硬擦副的一方坚硬的细微凸起的细微凸起(t q)或在接触面间或在接触面间存在硬质粒

14、子存在硬质粒子（从外界进入或（从外界进入或从表面剥落）时从表面剥落）时产生的磨损。产生的磨损。n n两体磨损、三体两体磨损、三体磨损磨损n n磨粒磨损分类：磨粒磨损分类：凿削式、高应力凿削式、高应力碾碎式、低应力碾碎式、低应力擦伤式擦伤式n n磨粒磨损的特征磨粒磨损的特征是摩擦表面出现是摩擦表面出现有擦伤或因明显有擦伤或因明显梨皱形成的沟槽。梨皱形成的沟槽。2023/2/2615第14页/共43页第十五页，共43页。n n磨粒对表面的作用力分法向力和切向力。主要磨粒对表面的作用力分法向力和切向力。主要磨粒对表面的作用力分法向力和切向力。主要磨粒对表面的作用力分法向力和切向力。主要作用是使材料表

15、面产生应力集中。作用是使材料表面产生应力集中。作用是使材料表面产生应力集中。作用是使材料表面产生应力集中。n n法向力在表面形成压痕，切向力推动法向力在表面形成压痕，切向力推动法向力在表面形成压痕，切向力推动法向力在表面形成压痕，切向力推动(tu dng)(tu dng)颗粒前进。在一定的条件下（压力、颗粒形貌、颗粒前进。在一定的条件下（压力、颗粒形貌、颗粒前进。在一定的条件下（压力、颗粒形貌、颗粒前进。在一定的条件下（压力、颗粒形貌、相位），颗粒才会象刀具一样切削表面。相位），颗粒才会象刀具一样切削表面。相位），颗粒才会象刀具一样切削表面。相位），颗粒才会象刀具一样切削表面。n n圆钝颗粒或

16、软材料，颗粒划出槽沟，材料产生圆钝颗粒或软材料，颗粒划出槽沟，材料产生圆钝颗粒或软材料，颗粒划出槽沟，材料产生圆钝颗粒或软材料，颗粒划出槽沟，材料产生塑性变形并不脱落。随后的摩擦又将槽沟两侧塑性变形并不脱落。随后的摩擦又将槽沟两侧塑性变形并不脱落。随后的摩擦又将槽沟两侧塑性变形并不脱落。随后的摩擦又将槽沟两侧堆积部分压平，如此反复地变形、堆积、压平，堆积部分压平，如此反复地变形、堆积、压平，堆积部分压平，如此反复地变形、堆积、压平，堆积部分压平，如此反复地变形、堆积、压平，便导致形成裂纹并引起剥落。便导致形成裂纹并引起剥落。便导致形成裂纹并引起剥落。便导致形成裂纹并引起剥落。n n脆性材料则较

17、容易剥落，形成槽沟。脆性材料则较容易剥落，形成槽沟。脆性材料则较容易剥落，形成槽沟。脆性材料则较容易剥落，形成槽沟。磨粒磨损磨粒磨损(m sn)(m sn)2023/2/2616第15页/共43页第十六页，共43页。n n磨粒磨损量的数学磨粒磨损量的数学(shxu)表达表达式为：式为：n n W=KpL/3sc KpLtan/Hvn n 式中：式中：p为接触压力；为接触压力；L为滑为滑动距离；动距离；为磨粒与摩擦面的夹为磨粒与摩擦面的夹角，与磨粒形状有关；角，与磨粒形状有关；Hv为材为材料硬度；料硬度；K为系数为系数(与磨粒形状、与磨粒形状、取向等因素有关取向等因素有关)。磨粒磨损磨粒磨损(m

18、 sn)(m sn)2023/2/2617第16页/共43页第十七页，共43页。n n磨粒磨损的影磨粒磨损的影响因素响因素(yn s)十分复杂：基十分复杂：基体材料的力学体材料的力学性能（硬度与性能（硬度与韧性）、基体韧性）、基体显微组织和磨显微组织和磨粒硬度等。粒硬度等。n n对金属材料来对金属材料来说，一般材料说，一般材料硬度越高，抗硬度越高，抗磨粒磨损性能磨粒磨损性能就越好。就越好。磨粒磨损磨粒磨损(m sn)(m sn)2023/2/2618第17页/共43页第十八页，共43页。弹性模量弹性模量(tn xn m lin)的影响的影响n n材料的材料的H/E值越大，则在相同值越大，则在相

19、同接触压力下，弹性变形量增大。接触压力下，弹性变形量增大。由于由于(yuy)接触面积增加，单接触面积增加，单位法向载荷反而下降，导致沟位法向载荷反而下降，导致沟槽深度减小，堆在沟槽两侧的槽深度减小，堆在沟槽两侧的材料也少，所以磨损量就小。材料也少，所以磨损量就小。然而，然而，n nE是组织不敏感的，因此，机件是组织不敏感的，因此，机件抵抗磨粒磨损的能力主要与材抵抗磨粒磨损的能力主要与材料的硬度成正比。所以，料的硬度成正比。所以，n n一般情况下，材料硬度高，其一般情况下，材料硬度高，其抗磨粒磨损能力也越好。抗磨粒磨损能力也越好。2023/2/2619第18页/共43页第十九页，共43页。断裂韧

20、性的影响断裂韧性的影响(yngxing)2023/2/2620第19页/共43页第二十页，共43页。三、接触三、接触(jich)疲劳疲劳1、现象与特征、现象与特征接触接触(jich)疲劳是疲劳是两接触两接触(jich)材材料作滚动或滚动料作滚动或滚动加滑动摩擦时，加滑动摩擦时，交变接触交变接触(jich)应力长期作用使应力长期作用使材料表面疲劳损材料表面疲劳损伤，局部区域出伤，局部区域出现小片或小块状现小片或小块状剥落，使材料发剥落，使材料发生磨损的现象。生磨损的现象。接触接触(jich)疲劳的疲劳的特征是：接触特征是：接触(jich)表面出现表面出现许多痘状、贝壳许多痘状、贝壳状或不规则形状

21、状或不规则形状的凹坑（麻坑），的凹坑（麻坑），有些凹坑较深，有些凹坑较深，底部有疲劳裂纹底部有疲劳裂纹扩展的痕迹。扩展的痕迹。2023/2/2621第20页/共43页第二十一页，共43页。2、接触应力的概念、接触应力的概念两个物体相互接触时在局部产生两个物体相互接触时在局部产生(chnshng)的压应力称为接触的压应力称为接触应力，也叫赫兹应力。应力，也叫赫兹应力。接触应力分为线接触（齿轮接触）接触应力分为线接触（齿轮接触）和点接触（滚珠轴承）。和点接触（滚珠轴承）。接触接触(jich)(jich)疲疲劳劳2023/2/2622第21页/共43页第二十二页，共43页。（1 1）圆柱体的线）圆柱

22、体的线接触应力接触应力 设有两个圆设有两个圆柱体，半径分柱体，半径分别为别为R1R1、R2R2，长度长度(chngd)(chngd)为为L L。未变形前。未变形前为线接触，施为线接触，施加法向力加法向力p p后，后，因弹性变形而因弹性变形而变成面接触，变成面接触，接触面积为接触面积为2bL2bL。接触接触(jich)(jich)疲疲劳劳2023/2/2623第22页/共43页第二十三页，共43页。（1 1）圆柱体的线）圆柱体的线接触应力接触应力 根据弹性根据弹性(tnxng)(tnxng)力学力学分析，接触压应分析，接触压应力力zz沿沿Y Y轴按半轴按半椭圆规律分布，椭圆规律分布，在接触中心在

23、接触中心Y=0Y=0处，处，zz达到最达到最大值：大值：E E为综合弹性为综合弹性(tnxng)(tnxng)模量模量.接触接触(jich)(jich)疲疲劳劳2023/2/2624第23页/共43页第二十四页，共43页。（1 1）圆柱体的线接）圆柱体的线接触应力触应力三向压应力，在三向压应力，在Y=0Y=0的对称面上，的对称面上，zz、xx、yy与与YZ45YZ45沿沿Z Z方向方向(fngxing)(fngxing)分布分布图。图。在在Z=0.786bZ=0.786b处，处，YZ45YZ45达到最大，达到最大，约为约为0.3zmax0.3zmax，方向方向(fngxing)(fngxing

24、)与接触面成与接触面成4545。在连续滚动过程中，在连续滚动过程中，切应力从切应力从00.3zmax00.3zmax交替交替变化着，应力幅为变化着，应力幅为YZ45/2=YZ45/2=0.15zmax0.15zmax。接触接触(jich)(jich)疲疲劳劳2023/2/2625第24页/共43页第二十五页，共43页。（2）球体的点接触）球体的点接触滚珠与轴承滚珠与轴承(zhuchng)圈接圈接触可近似认为点触可近似认为点接触，接触应力接触，接触应力为：为：E为综合弹性模为综合弹性模量；量；p为法向力。为法向力。YZ45max在在Z=0.786b处，约处，约为为0.3max接触接触(jich)

25、(jich)疲疲劳劳2023/2/2626第25页/共43页第二十六页，共43页。接触应力分析接触应力分析上述是在纯滚动情况分析。上述是在纯滚动情况分析。两物体既作滚动又有滑动，应附两物体既作滚动又有滑动，应附加切向摩擦力。加切向摩擦力。切向摩擦力与压应力共同作用在切向摩擦力与压应力共同作用在接触区域接触区域(qy)(qy)上，使应力分上，使应力分布相应改变，最大切应力的位布相应改变，最大切应力的位置将向表面移动。当摩擦系数置将向表面移动。当摩擦系数0.20.2时，最大切应力的位置将时，最大切应力的位置将移到材料接触表面，因此接触移到材料接触表面，因此接触疲劳裂纹的产生地也将移到零疲劳裂纹的产

26、生地也将移到零件表面。件表面。接触接触(jich)(jich)疲劳疲劳2023/2/2627第26页/共43页第二十七页，共43页。3、接触疲劳过程(guchng)当最大切应力大于材料剪切疲劳强度时，在长期循环作用，裂纹便在该处形成。根据最大切应力位置的深浅，接触疲劳分3类：根据最大切应力与材料强度之应力判据分析各种接触疲劳的裂纹萌生和扩展。接触接触(jich)(jich)疲疲劳劳2023/2/2628第27页/共43页第二十八页，共43页。（1）点蚀（麻点剥）点蚀（麻点剥落）：深度为落）：深度为0.10.2mm，小块，小块剥落，形成不对剥落，形成不对称称V型针状或痘状型针状或痘状凹坑。受力情

27、况：凹坑。受力情况：滚动滚动+滑动，最大滑动，最大综合切应力综合切应力(yngl)在材料在材料表面。滑动摩擦表面。滑动摩擦系数越大，疲劳系数越大，疲劳剥落点就越浅。剥落点就越浅。表面接触应力表面接触应力(yngl)较小、较小、滑动摩擦力较大滑动摩擦力较大或表面质量较差或表面质量较差（如粗糙、脱碳、（如粗糙、脱碳、烧伤、淬火不足、烧伤、淬火不足、有夹杂物等）时，有夹杂物等）时，易出现这种麻点易出现这种麻点剥落。剥落。接触接触(jich)(jich)疲劳疲劳2023/2/2629第28页/共43页第二十九页，共43页。（2 2）浅层剥落）浅层剥落在滚动或滑动摩擦力在滚动或滑动摩擦力很小的情况下，次

28、很小的情况下，次表层（在表层（在0.50.7b0.50.7b之间）承受最大的之间）承受最大的循环切应力，长期循环切应力，长期循环，在此产生位循环，在此产生位错塞积和空位，逐错塞积和空位，逐步形成裂纹。步形成裂纹。裂纹在最大应力层面裂纹在最大应力层面上沿着薄弱方向发上沿着薄弱方向发展，到一定程度展，到一定程度(chngd)(chngd)后，垂后，垂直扩向表面，形成直扩向表面，形成盆状剥落凹坑，深盆状剥落凹坑，深度一般为度一般为0.20.4mm0.20.4mm。接触接触(jich)(jich)疲劳疲劳2023/2/2630第29页/共43页第三十页，共43页。（3 3）深层剥落）深层剥落一般发生在

29、经强一般发生在经强化但强化深度化但强化深度不足不足(bz)(bz)的的工件，裂纹源工件，裂纹源都位于强化与都位于强化与未强化的结合未强化的结合处，即剥落层处，即剥落层厚度与强化层厚度与强化层深度相当（深度相当（0.4mm0.4mm）。）。裂纹形成处虽然裂纹形成处虽然切应力不是最切应力不是最大，但该处切大，但该处切应力应力/材料抗切材料抗切强度的比值最强度的比值最大，安全系数大，安全系数最小。最小。接触接触(jich)(jich)疲疲劳劳2023/2/2631第30页/共43页第三十一页，共43页。渗碳淬火试样试验渗碳淬火试样试验(shyn)表表明：明：切应力切应力/抗剪切强度的比值大抗剪切强度

30、的比值大于于0.55时，在过渡区产生疲劳时，在过渡区产生疲劳裂纹，出现大块剥落。裂纹，出现大块剥落。比值在比值在0.50.55时，出现表层剥时，出现表层剥落和麻点剥落的混合情况。落和麻点剥落的混合情况。比值小于比值小于0.5时，则出现麻点剥时，则出现麻点剥落。落。2023/2/2632接触疲劳裂纹接触疲劳裂纹(li wn)的形成与扩展是：的形成与扩展是：接触综合切应力高于材料接触疲劳强度的结果。接触综合切应力高于材料接触疲劳强度的结果。影响影响(yngxing)材料接触疲劳的因素：材料接触疲劳的因素：除了加载条件外，除了加载条件外，主要是材料因素，主要是材料因素，如材料成分和组织状态，表面硬度

31、与心部硬度或摩擦副硬度如材料成分和组织状态，表面硬度与心部硬度或摩擦副硬度匹配、硬化层深度、表面状态匹配、硬化层深度、表面状态第31页/共43页第三十二页，共43页。第三节第三节 耐磨性及其测量方法耐磨性及其测量方法一、材料的耐磨性一、材料的耐磨性材料的耐磨性是指材料抵抗磨损材料的耐磨性是指材料抵抗磨损(m sn)的性能指标，迄今还没的性能指标，迄今还没有一个统一的指标。通常用磨损有一个统一的指标。通常用磨损(m sn)量来表示。磨损量来表示。磨损(m sn)量越小，表示耐磨性越好。量越小，表示耐磨性越好。磨损磨损(m sn)量的测量方法有两种：量的测量方法有两种：称重法和尺寸法。称重法和尺寸

32、法。称重法就是称试样或零件磨损称重法就是称试样或零件磨损(m sn)前后的重量变化；前后的重量变化；尺寸法就是测量试样或机件磨损尺寸法就是测量试样或机件磨损(m sn)前后的尺寸变化前后的尺寸变化磨损磨损(m sn)量的倒数、相对耐磨量的倒数、相对耐磨性磨、损系数性磨、损系数2023/2/2633第32页/共43页第三十三页，共43页。二、磨损试验方法二、磨损试验方法磨损试验分实物试验和实验室试验。磨损试验分实物试验和实验室试验。实物试验的条件与实际工况一致或实物试验的条件与实际工况一致或较接近，试验结果可靠，但试验较接近，试验结果可靠，但试验周期长。周期长。实验室试验周期短，费用低，易于实验

33、室试验周期短，费用低，易于控制各因素，但条件与实际情况控制各因素，但条件与实际情况相差甚远，结果不能完全反映真相差甚远，结果不能完全反映真实情况。实情况。柴油机缸套、活塞和活塞环的磨损柴油机缸套、活塞和活塞环的磨损试验一般试验一般(ybn)在几个月才能在几个月才能显示出差异，在实验室强化的条显示出差异，在实验室强化的条件下，也要几百个小时才能有差件下，也要几百个小时才能有差异，试验费用十分巨大。异，试验费用十分巨大。磨损试验是一个十分复杂的，这就磨损试验是一个十分复杂的，这就是迄今没有一个统一标准的主要是迄今没有一个统一标准的主要原因。原因。2023/2/2634第33页/共43页第三十四页，

34、共43页。二、磨损试验方法二、磨损试验方法实验室磨损实验的方法很多，主实验室磨损实验的方法很多，主要是想尽可能与实际工作条件要是想尽可能与实际工作条件一致起来一致起来(q li)。按工作环境分：干磨损试验、润按工作环境分：干磨损试验、润滑摩擦磨损试验和磨粒磨损试滑摩擦磨损试验和磨粒磨损试验。验。按运动方式分：滑动摩擦磨损和按运动方式分：滑动摩擦磨损和滚动摩擦磨损。滚动摩擦磨损。2023/2/2635第34页/共43页第三十五页，共43页。摩擦磨损试验机摩擦磨损试验机形式：形式：（a）销盘磨损）销盘磨损试验机试验机（b）环块磨损）环块磨损试验机试验机（c）往复式摩）往复式摩擦磨损试验机擦磨损试验

35、机（d）滚动）滚动(gndng)磨磨损试验机损试验机（e）砂纸磨损）砂纸磨损试验机试验机（f）快速磨损）快速磨损试验机试验机（g）橡胶轮磨）橡胶轮磨粒磨损试验机粒磨损试验机 2023/2/2636第35页/共43页第三十六页，共43页。n n磨损量的测量方法：称重法和磨损量的测量方法：称重法和尺寸法。尺寸法。n n磨损数据一般较分散，不仅受磨损数据一般较分散，不仅受计量仪器精度的限制，而且受计量仪器精度的限制，而且受其他一些因素的影响。如在润其他一些因素的影响。如在润滑条件下作的磨损试验，本身滑条件下作的磨损试验，本身磨损量就很小，加上液体浸入磨损量就很小，加上液体浸入等一些因素的影响，往往数

36、据等一些因素的影响，往往数据分散，一般在同一中条件下要分散，一般在同一中条件下要做做45试验，取其平均值。试验，取其平均值。n n摩擦磨损试验受环境和试验条摩擦磨损试验受环境和试验条件的影响很大，试验数据只能件的影响很大，试验数据只能做相对比较，引用文献资料时做相对比较，引用文献资料时要特别注意要特别注意(zh y)，一般不能，一般不能用不宜资料上的数据进行比较。用不宜资料上的数据进行比较。2023/2/2637第36页/共43页第三十七页，共43页。第四节第四节 提高材料提高材料(cilio)(cilio)耐磨性的途径耐磨性的途径 n n首先必须首先必须(bx)要弄清楚磨损要弄清楚磨损机理。

37、机理。n n针对不同的机理，选择合适的针对不同的机理，选择合适的措施。措施。2023/2/2638第37页/共43页第三十八页，共43页。一、减轻粘着磨损的主要措施一、减轻粘着磨损的主要措施选用互溶性少，粘着倾向小的材选用互溶性少，粘着倾向小的材料配对，如异种金属或晶格类料配对，如异种金属或晶格类型、电化学性质相差甚远的材型、电化学性质相差甚远的材料。料。选用强度高而且不易塑性变形的选用强度高而且不易塑性变形的材料。材料。降低降低(jingd)表面粗糙度，改善表面粗糙度，改善摩擦副润滑条件。摩擦副润滑条件。表面处理（如氮化处理），形成表面处理（如氮化处理），形成一层化合物或非金属层，减少一层化

38、合物或非金属层，减少摩擦系数；采用渗碳、碳氮共摩擦系数；采用渗碳、碳氮共渗等表面热处理，提高表面硬渗等表面热处理，提高表面硬度；渗硫、渗磷使磨屑多沿接度；渗硫、渗磷使磨屑多沿接触面剥落，以降低触面剥落，以降低(jingd)磨磨损量。损量。采用复合材料，减少粘着倾向，采用复合材料，减少粘着倾向，如球墨铸铁。如球墨铸铁。改善接触面的状态，如润滑，或改善接触面的状态，如润滑，或在润滑油中添加一些介质，如在润滑油中添加一些介质，如乌克兰的摩圣。乌克兰的摩圣。2023/2/2639第38页/共43页第三十九页，共43页。二、减轻磨粒磨损的主要措施二、减轻磨粒磨损的主要措施低应力磨粒磨损低应力磨粒磨损提高

39、材料的提高材料的硬度硬度重载荷重载荷贝氏体（高硬度、高贝氏体（高硬度、高韧性）韧性）控制碳化物的数量、形态和分布。控制碳化物的数量、形态和分布。在保证冲击韧度的前提下，碳在保证冲击韧度的前提下，碳化物多，有利于提高耐磨性；化物多，有利于提高耐磨性；形态要呈颗粒形，在特殊情况形态要呈颗粒形，在特殊情况下最好要有一定的方向性，如下最好要有一定的方向性，如抛丸机叶片抛丸机叶片(ypin)；碳化物；碳化物分布要均匀。分布要均匀。摩擦副材料的硬度摩擦副材料的硬度Hm与磨粒硬度与磨粒硬度Ha应满足：应满足：Hm1.3Ha。对于承受大冲击载荷的机件，要对于承受大冲击载荷的机件，要利用奥氏体和残余奥氏体的冷利

40、用奥氏体和残余奥氏体的冷作硬化特点。如高锰钢、等温作硬化特点。如高锰钢、等温淬火球铁和贝氏体高碳钢等。淬火球铁和贝氏体高碳钢等。2023/2/2640理想的抗凿削磨损理想的抗凿削磨损(m sn)材料材料第39页/共43页第四十页，共43页。三、提高接触疲劳三、提高接触疲劳(plo)抗力的抗力的措施措施优质纯净的原材料优质纯净的原材料马氏体数量：马氏体数量：0.4%0.5%马氏体形态：粒度小，呈球形马氏体形态：粒度小，呈球形 马氏体分布：与残余奥氏体、未马氏体分布：与残余奥氏体、未溶碳化物之间合理搭配溶碳化物之间合理搭配材料表面硬度的梯度变化，有足够材料表面硬度的梯度变化，有足够的硬化层深度的硬

41、化层深度合理的表面硬度工艺，在一定范围合理的表面硬度工艺，在一定范围内保存残余应力内保存残余应力改善接触配对副的表面状态，减少改善接触配对副的表面状态，减少冷热加工缺陷，降低表面粗糙度，冷热加工缺陷，降低表面粗糙度，降低摩擦系数降低摩擦系数2023/2/2641第40页/共43页第四十一页，共43页。三、非金属材料的磨损特性三、非金属材料的磨损特性 聚合物硬度远低于金属，但具聚合物硬度远低于金属，但具有良好有良好(lingho)的耐磨性：的耐磨性：聚合物特有的高弹性可在接触表聚合物特有的高弹性可在接触表面产生大的变形但不发生切削面产生大的变形但不发生切削和产生犁沟式损伤。和产生犁沟式损伤。聚合

42、物的化学组成、结构与金属聚合物的化学组成、结构与金属相差较大，两者的粘着倾向很相差较大，两者的粘着倾向很小。聚合物与金属配对形成的小。聚合物与金属配对形成的摩擦副优于金属对金属的摩擦摩擦副优于金属对金属的摩擦副。副。大多数液体对塑料具有润滑减磨大多数液体对塑料具有润滑减磨作用，在聚合物加入作用，在聚合物加入MoS2、石、石墨、聚四氟乙烯等材料可以减墨、聚四氟乙烯等材料可以减磨。磨。摩擦磨损特性比较复杂，对聚合摩擦磨损特性比较复杂，对聚合物的认识还不如金属材料。物的认识还不如金属材料。2023/2/2642第41页/共43页第四十二页，共43页。小结小结磨损的类型磨损的类型粘着粘着磨粒磨粒接触疲劳接触疲劳耐磨性的检测方法耐磨性的检测方法(fngf)提高材料耐磨性的途径提高材料耐磨性的途径作业：作业：P.122，第，第2，6题。题。2023/2/2643第42页/共43页第四十三页，共43页。