工业磨损的分类
耐磨材料的磨损机理研究
耐磨材料的磨损机理研究耐磨材料是一类能在磨损条件下保持较高耐磨性能的材料，它们广泛应用于工业生产中的磨损环境中。
然而，耐磨材料仍然存在一定程度的磨损。
因此，研究耐磨材料的磨损机理对于改进其性能和延长使用寿命具有重要意义。
一、磨损机理的基本概念磨损是指材料表面在摩擦或其他机械作用下逐渐失去物质的过程。
磨损机理是指导致磨损过程发生的各种因素和机制。
磨损主要分为三种类型：磨削磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。
磨削磨损是由于颗粒在材料表面与其它材料之间的相对运动中引起的磨损。
疲劳磨损是由于材料的重复应力加载引起的破裂和磨损。
腐蚀磨损是由于材料与介质之间的化学或电化学反应引起的磨损。
二、磨损机理的研究方法磨损机理的研究通常采用实验方法和理论模型相结合的方式进行。
实验方法主要包括摩擦磨损试验和磨损机理分析。
摩擦磨损试验可以模拟实际工作条件下材料的磨损过程，通过测量磨损量和观察磨损形貌等参数来评估材料的耐磨性能。
磨损机理分析则通过对磨损表面的观察、扫描电镜分析等手段来揭示磨损的机理和过程。
理论模型则是通过建立材料磨损的数学模型，从而定量地描述磨损过程和磨损机理。
三、磨损机理的影响因素耐磨材料的磨损机理受到多种因素的影响。
首先是材料的力学性能，包括硬度、强度和韧性等。
硬度是表征材料耐磨性能的重要指标，硬度较高的材料通常具有较好的耐磨性能。
其次是摩擦条件，包括摩擦力、摩擦速度和工作温度等。
摩擦力和摩擦速度的增加都会导致材料的磨损加剧。
此外，介质以及杂质的存在也会对耐磨材料的磨损机理产生一定的影响。
四、耐磨材料的改进策略为了改进耐磨材料的耐磨性能，可以采取多种策略。
一方面，可以通过优化材料的组织结构和成分，例如通过合金化、热处理或表面改性等方式来增加材料的硬度、强度和韧性等力学性能。
另一方面，可以通过涂层或复合材料等方式增加材料的摩擦和磨损性能，例如通过在材料表面涂覆一层硬度较高的薄膜来提高耐磨材料的耐磨性能。
此外，加工工艺的改进也有助于提高耐磨材料的性能，例如通过冷加工、表面处理等方式来优化材料的结构和性能。
摩擦磨损过程和磨损形式
摩擦磨损过程和磨损形式钱洪新[摘要]在机器的运转过程中,作相对运动的零件之间总是伴随着摩擦而产生磨损。
磨损通常是不希望出现的，它是消极的、不利的。
本文阐述了摩擦磨损过程；分析了摩擦的种类和摩擦磨损的四种基本形式；揭示了摩擦磨损的规律。
[关键词]摩擦磨损摩擦分类磨损形式磨损规律机器的运转都是由运动副零件的配合表面相对运动来实现的，而配合表面的相对运动必然伴随着摩擦而产生磨损。
在摩擦过程中，摩擦表面发生了尺寸、形状和表面质量的变化称为磨损。
摩擦磨损是发动机零件最常见的一种损伤形式，是机器缩短使用寿命、丧失工作能力、影响安全可靠工作的主要因素之一。
一、摩擦磨损过程摩擦磨损与摩擦表面形貌有关。
由于表面粗糙度的存在，两摩擦表面仅仅是在少数孤立点上发生接触，这时，法向载荷便由这些点上发生接触。
接触面积越小，法向应力越大。
当法向应力超过材料的屈服极限时，接触点就产生塑性变形。
在塑性变形的同时，接触点处金属表面上的氧化膜也被压碎或剪切掉。
这时，接触点金属分子间相互吸引力增大，有可能相互扩散而熔合在一起。
我们把熔合在一起的现象称为冷焊。
当相对运动继续进行时，由于剪切而使冷焊点破裂。
以后又在接触点发生塑性变形、冷焊和破裂，直到真实接触面积增大到足以支承法向载荷时为止。
这时，表面硬度增加了，表面粗糙度也有所提高了。
摩擦磨损过程是一个复杂的过程。
当金属产生塑性变形时，要释放热量，因此，在摩擦表面上的温度要比基体金属的温度高得多。
当温度高于再结晶温度时，因变形而引起的表面强化现象将消失；当温度继续升高时，金属被软化，摩擦表面金属分子相互粘结；当温度升高到相变温度，摩擦表面金属就会产生相变，强度和硬度也大大降低。
在摩擦磨损过程中，摩擦表面还要与周围介质起作用。
例如当氧化膜被压碎或前切后，裸露的金属表面迅速与氧气起化学反应，形成新的氧化膜。
氧化膜和基体金属的结合力较弱，容易被压碎或剪切。
另外，空气中的水分和润滑油中的硫分均能与摩擦表面起化学反应，产生化合物，加剧摩擦表面的磨损。
什么叫做磨损
什么叫做磨损?它分为哪几类?磨损是指物体工作表面的物质,由于表面相对运动而不断损失或形变的现象,是磨擦的结果。
磨损过程主要因对偶表面间的机械、化学与热作用而产生。
磨损的分类取决于许多因素，例如磨损量的大小、相对运动和载荷类型摩擦表面形貌和表层破坏形式、磨损机理等，磨损的基本类型分别简介如下：1、粘附磨损粘附磨损是接触表面相对运动时，由于分子间的吸引力作用而产生固相局部焊合（粘附连接），致使材料从一个表面转移到另一个表面而造成的一种磨损。
粘附磨损有以下几种形式：（1）微磨损剪刀破坏发生在粘着结合面上，表面转移的材料极轻微。
常见于缸套——活塞环的正常磨损。
（2）涂抹即一个表面的材料发生迁移（或转移），并以薄层重新涂敷到一个或两个表面上。
常见于蜗杆副的蜗杆上。
（3）擦伤由表面局部因相焊合或磨料所引起的沿滑动方向形成的微细擦痕或“犁痕”。
如内燃机的铝活塞壁与缸体摩擦常见此现象。
（4）胶合两活动表面间发生固相焊合而引起的局部操作，但没有发生局部表面熔合，主轴——轴瓦摩擦副的轴承表面经常可见此种现象。
（5）咬粘又称咬死由界面粘附摩擦致使表面焊合而造成表面相对运动停止，摩擦副之间兄弟死。
不锈钢螺母在拧紧过程中常发生这种现象。
2、磨料磨损硬的颗粒与硬的突起物，在摩擦过程中引起材料脱落，这种现象叫做磨料磨损。
在农业机械、工程机械或矿山机械中许多机械零件与泥沙、矿石等直接接触，有的是硬的颗粒进入相对运动副间，有的是借助流体或气体输送矿物颗粒时与壳体摩擦，都会发生不同形式的磨料磨损。
根据磨损的产生条件和破坏形式可以把磨料磨损分成三类：凿削式磨料磨损、高应力碾碎式磨料磨损和低应力擦伤式磨料磨损。
3、表面疲劳磨损两接触表面做滚动或滚动滑动复合摩擦时，在交变接触压应力作用下，使材料表面疲劳产生物质损失的现象叫做表面疲劳磨损，齿轮副、滚动轴承、钢轨与轮箍及凸轮副都能产生表面疲劳磨损。
表面疲劳磨损分为扩展性及非扩展性两种。
当交变压力较大时，由于材料塑性稍差或润滑选择不当而发生扩展性表面疲劳磨损。
摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论
第一章摩擦.磨损.润滑及润滑剂概论摩擦、磨损、润滑的种类及其基本性质│润滑剂及其基本性能指标│润滑剂的种类一、摩擦.磨损.润滑的种类及其基本性质摩擦、磨损、润滑是一种古老的技术，但一直未成为一种独立的学科。
1964年英国以乔斯特（Jost）为首的一个小组，受英国科研与教育部的委托，调查了润滑方面的科研与教育状况及工业在这方面的需求。
于1966年提出了一项调查报告。
这项报告提到，通过充分运用摩擦学的原理与知识，就可以使英国工业每年节约510,000,000英镑，相当于英国国民生产总值的1%。
这项报告引起了英国政府和工业部门的重视，同年英国开始将摩擦、磨损、润滑及有关的科学技术归并为一门新学科--摩擦学（Tribology）。
摩擦学是研究相互作用、相互运动表面的科学技术，也可以说是有关摩擦、磨损及润滑的科学与技术统称为摩擦学（Tribology）。
科学地控制摩擦，中国每年可节省400亿人民币。
故改善润滑、控制摩擦，就能为我们带来巨大的经济利益。
中国工程院咨询研究项目《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》调查显示，2006年全国消耗在摩擦、磨损和润滑方面的资金估计为9500亿元，其中如果正确运用摩擦学知识可以节省人民币估计可达到3270亿元，占国内生产总值GDP的1.55%。
美国机械工程学会在《依靠摩擦润滑节能策略》一书中提出，美国每年从润滑方面获得的经济效益达6000亿美元。
1986年，中国的《全国摩擦学工业应用调查报告》指出，根据对我国冶金、石油、煤炭、铁道运输、机械五大行业的调查，经过初步统计和测算，应用已有的摩擦学知识，每年可以节约37.8亿元左右，约占生产总值（5个行业1984年的可计算部分）的2.5%。
润滑油的支出仅是设备维修费用的2%～3%。
实践证明，设备出厂后的运转寿命绝大程度取决于润滑条件。
80%的零件损坏是由于异常磨损引起的，60%的设备故障由于不良润滑引起。
中国每1000美元产值消耗一次性能源（折合石油）为日本的5.6倍，电力为日本的2.77倍，润滑油耗量为日本的3.79倍。
刀具磨损的名词解释
刀具磨损的名词解释刀具，作为工业生产和日常生活中广泛使用的工具，其磨损现象是不可避免的。
刀具磨损可以指刀具在使用过程中，由于剪切、切削、研磨等力学作用而导致的表面材料减少、形状变化和性能下降的现象。
刀具磨损主要有以下几种类型。
1.刀刃磨损：刀刃磨损是刀具使用过程中最常见的磨损类型。
当刀具与被加工材料接触和摩擦时，由于受到力学力的作用，刀刃表面的材料会发生磨损和疲劳，导致刀刃的尖端变钝、边缘变钝以及表面光洁度降低。
这种磨损会导致切割质量下降、加工速度减慢、切削力增大等问题。
2.刃口毛刺：在刀具进行切削作业时，如果材料硬度比较高或者切削速度较快，就容易产生刃口毛刺。
刃口毛刺是指刀具的刀刃在磨损过程中，产生的不规则边缘和挂毛现象。
刃口毛刺会导致被加工材料的表面粗糙度增加、加工精度降低，甚至影响材料的机械性能和外观质量。
3.碳化物层磨损：在高温和高压环境下，刀具通常会与被加工材料发生化学反应，导致碳化物层的磨损。
碳化物层磨损通常表现为刀具刀刃表面的光洁度下降、表面出现裂纹、刀刃韧性减弱等现象。
这种磨损对刀具的使用寿命和切削性能都会产生明显的影响。
刀具磨损的原因可能有多种。
首先，刀具与被加工材料之间的摩擦力和剪切力会使刀具表面材料发生疲劳破坏。
其次，刀具在高温和高压环境中与被加工材料之间的化学反应也会导致刀具磨损。
此外，刀具的设计和制造质量、使用条件以及切削参数等也会对刀具的磨损产生影响。
为了减少刀具磨损，可以采取以下几种方法。
首先，选择耐磨性能好的刀具材料，如高速钢、硬质合金、陶瓷等。
其次，合理选择刀具的几何形状和结构，以便提高切削效率和降低刀具磨损。
另外，通过对刀具进行表面处理和涂层，可以增强其硬度、耐磨性和抗腐蚀性能。
此外，在加工过程中，合理选择切削速度、进给量和切削深度，以减少刀具的磨损。
总之，刀具磨损是一种不可避免的现象，但通过合理选择刀具材料、设计和制造，以及优化切削参数等措施可以有效减少刀具磨损，提高切削效率和降低生产成本。
磨损失效的主要类型、显微机制、影响因素、注意问题等
磨损失效是机械设备和零部件的三种主要失效形式———断裂、腐蚀和磨损失效形式之一。
通常磨损过程是一个渐进的过程,正常情况下磨损直接的结果也并非灾难性的,因此,人们容易忽视对磨损失效重要性的认识。
实际上,机械设备的磨损失效造成的经济损失是巨大的[1～10,15]。
美国曾有统计,每年因磨损造成的经济损失占其国民生产总值的4%。
2004年底由中国工程院和国家自然科学基金委共同组织的北京摩擦学科与工程前沿研讨会的资料显示,磨损损失了世界一次能源的三分之一,机电设备的70%损坏是由于各种形式的磨损而引起的;我国的GDP只占世界的4%,却消耗了世界的30%以上的钢材;我国每年因摩擦磨损造成的经济损失在1000亿人民币以上,仅磨料磨损每年就要消耗300多万吨金属耐磨材料。
可见减摩、抗磨工作具有节能节材、资源充分利用和保障安全的重要作用,越来越受到国内外的重视。
因此,研究磨损失效的原因,制定抗磨对策、减少磨损耗材、提高机械设备和零件的安全寿命有很大的社会和经济效益。
1 磨损和磨损失效的主要类型磨损———由于机械作用造成物体表面材料逐渐损耗。
磨损失效———由于材料磨损引起的机械产品丧失应有的功能。
通常,按照磨损机理和磨损系统中材料与磨料、材料与材料之间的作用方式划分,磨损的主要类型可分为磨料磨损、粘着磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等类型。
1.1 磨料磨损由外部进入摩擦面间的硬颗粒或突出物在较软材料的表面上犁刨出很多沟纹,产生材料的迁移而造成的一种磨损现象称为磨料磨损。
影响这种磨损的主要因素:在多数情况下,材料的硬度越高,耐磨性越好;磨损量随磨损磨粒平均尺寸的增加而增大;磨损量随着磨粒硬度的增大而加大等。
1.2 粘着磨损在两摩擦表面相对滑动时,材料发生"冷焊"后便从一个表面转移到另一个表面,成为表面凸起物,促使摩擦表面进一步磨损的现象称为粘着磨损。
影响粘着磨损的主要因素:同类的摩擦副材料比异类材料容易粘着,采用表面处理(如热处理、喷镀、化学处理等)可以减少粘着磨损;脆性材料比塑性材料抗粘着能力高;材料表面粗糙度值越小,抗粘着能力也越强;控制摩擦表面的温度,采用的润滑剂等可减轻粘着磨损等。
金属材料表面摩擦磨损机理研究
金属材料表面摩擦磨损机理研究一、引言金属材料是工业生产中使用广泛的材料之一，其表面的摩擦磨损问题影响着机械设备的性能和寿命。
因此，研究金属材料表面的摩擦磨损机理对于提高机械设备的可靠性有着重要意义。
本文将对金属材料表面摩擦磨损的机理研究进行梳理和总结。
二、金属材料表面摩擦磨损机理的分类1. 粘着磨损物体在摩擦过程中，由于接触表面产生的表面张力，导致物体表面产生差异形变, 造成损伤。
这种损伤形式我们称之为粘着(nowear)损伤.这种损伤是粒级以上（即微观尺度）表征摩擦过程的典型特征。
而微观尺度的磨损和水平方向的相互剪切是密切相关的。
当物体表面的粘着力越大，磨损越严重。
而硬度低, 表面粗糙度高的材料, 粘着损伤容易形成。
2. 疲劳磨损在应力循环的情况下，可能发生一系列的表面裂纹或者成为裂缝。
如果在这些裂纹处引入外力，就会使这些裂隙扩大甚至破裂，这种磨损形式我们称之为疲劳损伤。
疲劳磨损主要发生在金属材料经过重复循环或长时间的运动过程中，当材料表面应变过大或存在应力集中时，疲劳磨损很容易发生。
3. 磨粒磨损这种磨损模式的主要特征是物体表面明显存在磨损痕迹。
在物体表面经过长时间的运动过程中，很容易被杂质、粉尘、磨料等物质颗粒悬浮在介质中。
物质颗粒在物体表面上运动时，会产生表面切削，从而造成磨损。
磨粒磨损是金属材料摩擦磨损中最常见、最为普遍的一种机理。
三、金属材料表面摩擦磨损机理的原理1. 粘着磨损在两个金属物体的接触面上，会产生吸引力或剪切力，而这种力的大小与表面间的接触面积直接相关。
所以，当表面间的接触面积越大，粘着力越大，金属材料的表面粘着磨损越明显。
损伤的形式是由于表面接触部位接受高压力而形成的, 如盘状疲劳菲林(Fatigue Spalling)及磨耗铁锈（wear oxidation）等。
2. 疲劳磨损疲劳磨损的原理是由于物体表面裂纹处的应力集中效应，容易导致表面裂纹的形成和扩展。
在材料的裂纹阈值以下，材料表面裂纹会逐渐扩大和疲劳断裂，进而导致疲劳磨损。
磨损分类
粘着磨损当摩擦副两对偶表面作相对滑动时，由于粘着致使材料从一个表面转移到另一表面或材料从表面脱落而引起的磨损现象，统称粘着磨损。
1．磨损机理由于摩擦副两对偶表面间实际接触面积很小，接触点应力很高，接触点温度有时高达1000℃，甚至更高，而基体温度一般较低，因此一旦脱离接触，其接触点温度便迅速下降（一般情况下接触点高温持续时间只有几ms)。
摩擦副对偶表面处于这种高温和高应力状态下，润滑油膜、吸附膜或其它表面膜则发生破裂，使接触微峰产生粘着，随后在滑动中粘着点被剪断。
由于相对运动使表面膜破坏更严重、更易粘着。
这种粘着、剪断、再粘着的交替过程就构成了粘着磨损。
粘着点的剪断位置决定粘着磨损的严重程度，按粘着磨损的严重程度，可将粘着磨损分为以下几类（设摩擦副的两个基体A与B以及粘着点AB的抗剪强度依次为τA、τB、τAB，其中τA＜τB。
(1)轻微磨损若τAB＜τA＜τB,则剪切发生在粘着．界面，材料转移极微，磨损很轻。
通常在金属表面具有氧化膜、硫化膜以及其它表面膜时，发生此种粘着磨损，如缸套一活塞环副的正常磨损。
(2)徐抹若τA＜τAB＜τB ,则剪切发生在A的表面浅层内，被剪切下的材料涂抹在B的表面上，并形成很薄的涂层，随后变为A材料之间的摩擦。
由于表层的冷作硬化，剪切仍发生在A的浅表层，其磨损程度比轻微磨损略大，摩擦因数与轻微磨损相当，如重载蜗杆一蜗轮副的磨损常为此种情况（蜗轮表面的铜涂抹在蜗杆表面上）。
(3)擦伤若τA＜τB＜τAB，则剪切发生在A的亚表层内（有时也发生在B的亚表层内），被剪切下的材料转移到B 表面上而形成粘着物，这些粘着物又擦伤A表面，如内燃机中铝活塞一缸套副常发生这种粘着磨损。
(4)胶合若τA<τB<τAB，且接触点局部温度较高和接触应力很大，则剪切发生在一方或双方基体较深层处，这时表面将沿着滑动方向呈现明显的撕脱。
这是一种危害性极大的磨损（容易发展变为咬死），有时会突然发生，所以一定要预防。
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磨损发生的原因
2.1磨粒磨损
1、影响磨粒磨损的因素 ①磨粒大小； ②磨粒形状； ③磨粒硬度； ④磨粒湿度； ⑤磨粒作用时的压力和冲击； ⑥磨粒浓度； ⑦磨粒作用的投入角； ⑧磨粒与工件表面的相对速度； ⑨磨粒与工件作用的时间长短等等
2、磨粒磨损的三种形式
①低应力磨粒磨损
图1 低应力磨粒磨损 工况原理图
2.6摩擦磨损（黏着磨损）
图9
摩擦磨损机理示意图
2.7腐蚀磨损
腐蚀磨损是最复杂的一种磨损，腐蚀破坏的类 型是多种多样的。
2.8热磨损
1、热冲击 2、热疲劳 3、氧化
3 耐磨堆焊技术中的几个原则问题
3.1 根据不同的磨损类型选择合适的耐磨
材料。 3.2 根据具体工作条件选择堆焊焊道形式。 3.3 充分利用过渡层。 3.4 尽可能使用廉价基材，预防为主，适 时修理。 3.5 在确保延长使用寿命的前提下，综合 考虑成本。
图2 低应力磨粒磨损 机理示意图
② 高应力磨粒磨损
图3 高应力磨粒磨损 工况原理图
图4 高应力磨粒磨损 机理示意图
③凿削式磨损
图5凿削式磨损工况原理图
图7 凿削式磨损机理示意图
3、磨粒磨损的过程
磨粒磨损包括两个阶段：第一阶段，磨粒在基材上
刻出沟槽；第二阶段，沟槽边缘的金属将产生一系 列变化：塑性变形→冷作硬化→逐渐导致表面金属 碎裂而剥落。
2、大入射角冲蚀磨损
2.5 气蚀磨损
气蚀磨损主要是指在液体介质中高速运动的零
件，由于表面脱流现象所产生的局部负压，引 起气泡迅速形成，而后又过渡到正压迅速消失。 气泡消失的过程，使零件表面受到一种显微冲 击波的作用，导致点状塑性变形进而疲劳，使 零件表面产生微观裂缝和剥落形成蜂窝状孔洞， 我们把这一过程称之为气蚀磨损。
2.2冲击磨损Βιβλιοθήκη 图7冲击磨损工况原理图
图8 冲击磨损机理示意图
2.3压力磨损
压力磨损是指工件受静止的或循环的压力载荷作用
时，工件表面所产生的破坏。压力磨损的宏观现象 也是裂缝和剥落。
2.4冲蚀磨损
冲蚀磨损是指，当微小颗粒（通常指在液体或 气体中的磨粒）以很高的相对速度和某种入射 角射向工件表面对工件表面所造成的破坏。 1、小入射角冲蚀磨损
工业磨损分类及耐磨堆焊技术
袁进伟 2009-07-11
1 概 论
世界上最早提出耐磨堆焊（也称为保养焊接）
理论并付诸实践的，是瑞士卡斯托林· 厄特蒂公 司。该公司自创立以来一直以保养焊接技术为 基础开展科研和经营运作，迄今为止，已有90 多年的历史，发展成一套完整的理论和经营体 系。 在国外，耐磨堆焊技术在矿山领域应用十分普 遍，也最有成就。
在国内，耐磨堆焊技术的研究和应用起步较晚。
2 磨损原理及分类
在实际工作情况下，工件发生磨损往往是几类原因
的综合，每一个具体的工况，都是一个十分复杂的 体系。以下是比较常见的磨损原因分类方法：
低应力磨粒磨损 磨粒磨损 高应力磨粒磨损 凿削式磨粒磨损 冲击磨损 机械原因 压力磨损 冲蚀磨损 气蚀磨损 摩擦磨损 腐蚀磨损 化学原因 热磨损