讲座-08-金属材料的磨损行为.pdf

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1、1孙朝阳机械工程学院孙朝阳机械工程学院mbm_(123456789)金属的磨损和耐磨性金属的磨损和耐磨性工程材料的力学行为系列专题讲座之八工程材料的力学行为系列专题讲座之八23北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！讲座内容讲座内容?摩擦和磨损的基本概念摩擦和磨损的基本概念?粘着摩损粘着摩损?磨粒磨损磨粒磨损?接触疲劳接触疲劳?微动磨损微动磨损4北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！摩擦和磨损的基本概念摩擦和磨损的基本概念当两种材料接触时，它们有相对滑动的趋势，但被其间 的摩擦力所阻止，摩擦力Fs

2、 和接触面上的法向力P有关?摩擦摩擦Fs=s p?摩擦的分类摩擦的分类滑动摩擦：是一个物体在另一个物体上 滑动时产生的摩擦滚动摩擦：是物体在力矩作用下，沿接触表面滚动时的摩擦。5北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！摩擦和磨损的基本概念摩擦和磨损的基本概念是摩擦产生的结果，造成表层材料的损耗，使零件 尺发生变化，影响零件的使用寿命。?磨损磨损?磨损分类磨损分类?按环境和介质分：流体磨损、湿磨损、干磨损?按表面接触性质分：金属-流体磨损、金属-金属磨损、金属-磨料磨损?按磨损失效机制：磨料磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损基本类型6

3、北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！摩擦和磨损的基本概念摩擦和磨损的基本概念?表征材料磨损性能的参量表征材料磨损性能的参量由于磨损引起的材料损失量称为磨损量，它可通过测量长 度、体积或质量的变化而得到，并相应称它们为线磨损量、体积磨损量和质量磨损量。?磨损磨损量以单位时间内材料的磨损磨损量表示，即磨损磨损率I=dV/dt(V 为磨损磨损量,t为时间）。?磨损磨损率以单位滑移距离内材料的磨损磨损量来表示，即磨损磨损度E=dV/dL(L为滑移距离）。?磨损磨损度7北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传

4、播！摩擦和磨损的基本概念摩擦和磨损的基本概念指材料抵抗磨损磨损的性能，它以规定摩擦条件下的磨损磨损率 或磨损磨损度的倒数来表示，即耐磨性=dt/dV或dL/dV。?耐磨性?表征材料磨损性能的参量表征材料磨损性能的参量在同样条件下，两种材料（通常其中一种是Pb-Sn合金标 准试样）的耐磨性之比值，即相对耐磨性w=试样 标样。?相对耐磨性8北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！?磨损失效过程磨损失效过程?跑合磨损磨损阶段?稳定磨损磨损阶段?剧烈磨损磨损阶段经过长时间的稳定磨损后，由于摩擦副对偶表面间的间 隙和表面形貌的改变以及表层的疲劳，其磨损率急

5、剧增 大，使机械效率下降、精度丧失、产生异常振动和噪声、摩擦副温度迅速升高，最终导致摩擦副完全失效磨损磨损缓慢且稳定，磨损磨损率保持基本不变，属正常工作 阶段，图中相应的横坐标就是摩擦副的耐磨寿命。新的摩擦副运行初期，对偶表面的表面粗糙度值较大，实际接触面积较小，接触点数少而多数接触点的面积又 较大，接触点粘着严重，磨损磨损率较大。但随着跑合的进 行，表面微峰峰顶逐渐磨去，表面粗糙度值降低，实际 接触面积增大，接触点数增多，磨损磨损率降低，为稳定磨 损磨 损阶段创造了条件。9北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！讲座内容讲座内容?摩擦和磨损的基

6、本概念摩擦和磨损的基本概念?粘着摩损粘着摩损?磨粒磨损磨粒磨损?接触疲劳接触疲劳?微动磨损微动磨损10北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！粘着摩损粘着摩损摩擦副相对运动时，由于固相焊 合作用的结果，造成接触面金属 损耗。?定义定义?影响粘着磨损的因素影响粘着磨损的因素(1)脆性材料的抗粘着磨损能力比塑性材料高。(2)金属性质相近构成摩擦副时粘着磨损越严重。反之 构成摩擦副时粘着磨损就较轻微。(3)表面化学热处理使表面生成一化合物薄膜或为硫化 物、磷化物等使摩擦系数减小，减小粘着磨损。(4)改善润滑条件。(5)粘着磨损严重时表现为胶合。11北京

7、科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！讲座内容讲座内容?摩擦和磨损的基本概念摩擦和磨损的基本概念?粘着摩损粘着摩损?磨粒磨损磨粒磨损?接触疲劳接触疲劳?微动磨损微动磨损12北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！磨粒磨损磨粒磨损物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括硬金属）相互摩 擦引起表面材料损失。?定义定义?低应力划伤式的磨料磨损，它的特点是磨料作用于零件表面的应力不超过磨料的压溃强度，材料表面被轻微划伤?磨料磨损分类磨料磨损分类?高应力辗碎式的磨料磨损，其特点是磨料与零件表面接触处的最大压应力大于

8、磨料的压溃强度?凿削式磨料磨损，其特点是磨料对材料表面有大的冲击力，从材料表面凿下较大颗料的磨屑13北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！磨粒磨损磨粒磨损(1)磨料的硬度、大小及形状，磨粒的韧性、压碎强度等。(2)外界载荷大小、滑动距离及滑动速度。(3)材料自身的硬度及内部组织。?影响磨粒磨损的因素影响磨粒磨损的因素(1)微观切削磨损机理(2)多次塑变导致断裂的磨损机理(3)微观断裂磨损机理?磨粒磨损机理磨粒磨损机理14北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！接触疲劳工件表面在接触压应力的长期不断

9、反复作用下引起的一种 表面疲劳破坏现象，表现为接触表面出现许多针状或痘状 的凹坑，称为麻点，也叫点蚀或麻点磨损?定义定义1.裂纹源于次表面的麻点剥落；2.裂纹源于表层的麻点剥落；3.裂纹源于硬化层与心部交界处的表层剥落?接触疲劳类型接触疲劳类型15北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！讲座内容讲座内容?摩擦和磨损的基本概念摩擦和磨损的基本概念?粘着摩损粘着摩损?磨粒磨损磨粒磨损?接触疲劳接触疲劳?微动磨损微动磨损16北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！接触疲劳?影响接触疲劳寿命影响接触疲劳寿命

10、2非金属夹杂物3马氏体含碳量4剩余碳化物颗粒大小和数量5硬度1.触疲劳寿命首先取决于加载条件，特别是载荷大小17北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！讲座内容讲座内容?摩擦和磨损的基本概念摩擦和磨损的基本概念?粘着摩损粘着摩损?磨粒磨损磨粒磨损?接触疲劳接触疲劳?微动磨损微动磨损18北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！微动磨损微动磨损名义上相对静止的两个接触表面沿切向作微幅相对 振动时所产生的磨损磨损?定义定义微动磨损不是一单独的磨损型式，而是粘着磨损、氧化磨损、磨料磨 损，甚至还包含着腐蚀作用引起的 磨损和交变载荷作用的疲劳磨损。所以，微动磨损是几种磨损型式的 复合磨损量与循环数的关系曲线19北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！北京科技大学机械工程学院版权所有，请勿传播！小结小结?摩擦和磨损的基本概念摩擦和磨损的基本概念?粘着摩损粘着摩损?磨粒磨损磨粒磨损?接触疲劳接触疲劳?微动磨损微动磨损