磨料磨损的机理
磨损及磨损理论
第一节 概 述
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。从材料学科特别是从材料的工程应用来看，人们更重视 研究材料的磨损。据不完全统计，世界能源的1／3～1／2消耗 于摩擦，而机械零件80％失效原因是磨损。
表表面面存存在在明明显显粘粘着着痕痕迹迹和和材材料料转转移移，，有有较较大大粘粘着着坑坑块，块在，高在速高重速 载重下载，下大，量大摩量擦摩热擦使热表使面表焊面合焊，合撕，脱撕后脱留后下留片下片片粘片着粘坑着。坑。
黏黏着着坑坑密密集集，，材材料料转转移移严严重重，，摩摩擦擦副副大大量量焊焊合合，，磨磨损急损剧急增剧加增，加， 摩摩擦擦副副相相对对运运动动受受到到阻阻碍碍或或停停止止。。 材材料料以以极极细细粒粒状状脱脱落落，，出出现现许许多多““豆豆斑斑””状状凹凹坑坑。。
所以磨损是机器最常见、最大量的一种失效方式。据调查轮，胎压联痕(SEM 邦德国在1974年钢铁工业中约有30亿马克花费在维修上，其5中000X) 直接由于磨损造成的损失占47%，停机修理所造成的损失与磨损 直接造成的损失相当，如果再加上后续工序的影响，其经济损失 还需加上10%一20%。
摩擦痕迹 (350X)
此时虽然摩擦系数增大，但是磨损却很小，材料迁移也不显著。通常 在金属表面具有氧化膜、硫化膜或其他涂层时发生轻微粘着摩损。
(2)涂抹:
粘着结合强度大于较软金属抗剪切强度，小于较硬金属抗剪切强度。 剪切破坏发生在离粘着结合面不远的较软金属浅层内，软金属涂抹在硬 金属表面。这种模式的摩擦系数与轻微磨损差不多，但磨损程度加剧。
（3）磨损比
磨损机理
磨损与形貌测量一）磨损机理根据近年来的研究，人们普遍认为按照不同的磨损机理来分类是比较恰当的，通常将磨损划分为四个基本类型：粘着磨损；磨粒磨损；表面疲劳磨损；腐蚀磨损；微动磨损。
虽然这种分类还不十分完善，但它概括了各种常见的磨损形式。
例如：腐蚀磨损是表面和含有固体颗粒的液体相摩擦而形成的磨损，它可以归入磨粒磨损。
微动磨损的主要原因是接触表面的氧化作用，可以将它归纳在腐蚀磨损之内。
还应当指出：在实际的磨损现象中，通常是几种形式的磨损同时存在，而且一种磨损发生后住住诱发其它形式的磨损。
例如疲劳磨损的磨屑会导致磨粒磨损，而磨粒磨损所形成的新净表面又将引起腐蚀或粘着磨损微动磨损就是一种典型的复合磨损。
在微动磨损过程中，可能出现粘着磨损、氧化磨损、磨粒磨损和疲劳磨损等多种磨损形式。
随着工况条件的变化，不同形式磨损的主次不同。
二）典型的磨损过程（三阶段）1、磨合磨损过程在一定载荷作用下形成一个稳定的表面粗糙度，且在以后过程中，此粗糙度不会继续改变，所占时间比率较小。
2、稳定磨损阶段经磨合的摩擦表面加工硬化，形成了稳定的表面粗糙度，摩擦条件保持相对稳定，磨损较缓，该段时间长短反映零件的寿命。
3、剧烈磨损阶段经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大→动载、振动→润滑状态改变→温升↑→磨损速度急剧上升→直至零件失效。
三）摩擦表面的形态分析由于摩擦现象发生在表面层，表层组织结构的变化是研究摩擦磨损规律和机理的关键，现代表面测试技术已先后用来研究摩擦表面的各种现象。
1、摩擦磨损表面形貌的分析摩擦过程中表面形貌的变化可以采用表面轮廓仪和电子显微镜来进行分析。
表面轮廓仪是通过测量触针在表面上匀速移动，将触针随表面轮廓的垂直运动检测、放大，并且描绘出表面的轮廓曲线。
再经过微处理机的运算还可以直接测出表面形貌参数的变化。
目前常用的表面微观形貌分析设备为扫描电子显微镜。
电子扫描的图像清晰度好，并有立体感，放大倍数变化范围宽(20-20000倍)，检测范围亦较大。
磨料磨损综述
磨料磨损综述磨料磨损理论摘要：综述了磨料磨损理论的发展趋势, 介绍了磨料磨损的几种机理和几种典型的磨料磨损模型, 对影响磨拉磨损的各种因素进行讨论。
关键词：磨料磨损；磨损机理；磨料1 引言由硬质颗粒或硬突起与金属表面相互作用, 使金属产生磨屑而导致材料破坏的磨损现象, 称为磨料磨损。
这种磨损是工业中最常见易见磨损速率极高的磨损形式, 大约有百分之五十左右的机械零件的损坏是由于磨粒磨损所致[1]。
随着我国重工业的发展, 在冶金、矿山、建材、电力、水利之机械工业中, 对各种磨粒磨损件的耐磨性提出了更高的要求。
由于磨料磨损建模具有重大的实践意义, 国内外许多研究者对其进行了研究, 积累了丰富的试验数据, 并对磨损机理进行了探讨, 并建立了一些计算磨料磨损的磨损率的数学模型。
但从已有的磨料磨损的模型来看,绝大多数研究人员的分析研究重点在那些确定性的因素上, 如材料的性能(硬度、塑性、疲劳强度、断裂韧性等), 载荷的大小, 相对运动的速度, 介质的温度和湿度等等;而对那些随机性的因素, 诸如载荷的波动幅度、磨粒的粒径分布、磨粒的尖锐度、材料因微观组织上的差异而产生的抗磨性质的起伏等等, 就不予考虑, 或按常量处理。
这些数学模型大多是考虑了纯切削或准切削过程, 考虑疲劳断裂和塑变的较少。
故这些数学模型得到的磨损率与实验结果相差比较大, 仅具有方向性的指导意义, 还不能较准确地预测材料的磨损率。
所以, 现有的工作还很有限,许多实验结果常常很难解释, 迄今为止有关磨料磨损的理论研究还是不够充分, 有待进一步完善[2]。
2 磨料磨损机理与模型2.1 微观切削机理磨粒作用在零件材料表面上的力，可分为法向力和切向力。
法向力使磨粒压入表面，如硬度试验一样，在表面上形成压痕。
切向力使磨粒向前推进，当磨粒的形状与位向适当时，磨粒就象刀具一样，对表面进行切削，而形成切屑。
不过这种切削的宽度和深度都很小，因此产生的切屑也很小。
机电设备维修基础知识
机电设备维修基础知识机电设备是企业生产的物质技术基础，作为现代化的生产工具在各行各业都有广泛的应用。
随着生产力水平的提高,设备技术状态对企业生产的正常运行，对产品生产率、质量、成本、安全、环保和能源消耗等在一定意义上起着决定性的作用.机电设备在使用过程中，不可避免地会由于磨损、疲劳、断裂、变形、腐蚀和老化等原因造成设备性能的劣化以致出现故障，从而会使其不能正常运行,最终导致设备损坏和停产而使企业蒙受经济损失,甚至造成灾难性的后果。
因此，减缓机电设备劣化速度，排除故障、恢复设备原有的性能和技术要求，需要设备维修从业人员掌握一整套系统的、科学的维护和修理设备的技术和方法。
机械设备维修技术是以机械设备为研究对象,探讨设备出现性能劣化的原因，研究并寻找减缓和防止设备性能劣化的技术及方法,保持或恢复设备的规定功能并延长其使用寿命。
本模块主要研究和讨论机电设备维修技术的基础知识.主要内容有:设备维修体系；发展概况和发展趋势；机械零件的失效及其对策；设备修理的一般工作过程和设备维修前的准备。
一、设备的劣化及补偿机械设备在使用或者闲置过程中逐渐丧失其原有性能，或者与同类新型设备相比较性能较差，显得旧式化的现象称为设备的劣化。
设备的劣化可分为使用劣化,自然劣化和灾害劣化。
使用劣化是指设备在使用过程中，由于磨损和腐蚀所造成的耗损、冲击、疲劳和蠕变等所造成的损坏和变形，原材料的附着和尘埃的污染之类现象,使设备失去其原有的性能。
自然劣化是指设备在进厂之后不管使用与否，随着时间的流逝，或者受大气的影响而使材料老朽化，或者遭受意外的灾害而加快这种老朽化的速度的现象。
灾害劣化是指由于自然灾害，如暴风、水浸、地震、雷击、爆炸等使设备遭受破坏或设备性能下降的现象.设备劣化还可分为绝对劣化和相对劣化。
绝对劣化就是设备的老朽化，即随着时间的流逝,设备逐渐损耗，逐渐老朽直至需要报废。
相对劣化是指原有的设备和新型设备相比较，性能低、质量差，因而显得旧式化的现象。
机械设备磨损 - 磨料磨损
机械设备磨损 - 磨料磨损磨料磨损也称为磨粒磨损，它是当摩擦副的接触表面之间存在着硬质颗粒，或者当摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多时，所产生的一种类似金属切削过程的磨损。
它是机械磨损的一种，特征是在接触面上有明显的切削痕迹。
在各类磨损中，磨料磨损约占50％．是十分常见且危害性最严重的一种磨损，其磨损速率和磨损强度都很大，致使机械设备的使用寿命大大降低，能源和材料大量消耗。
根据摩擦表面所受的应力和冲击的不同，、磨料磨损的形式可分为錾削式、高应力碾碎式和低应力擦伤式三类。
1．磨料磨损机理磨料磨损的机理属于磨料颗粒的机械作用，磨料的来源有外界砂尘、切屑侵人、流体带人、表面磨损产物、材料组织的表面硬点及夹杂物等。
目前，关于磨料磨损机理有四种假说：(1)微量切削认为磨料磨损主要是由于磨料颗粒沿摩擦表面进行微量切削而引起的，微量切屑大多数呈螺旋状、弯曲状或环状，与金属切削加工的切屑形状类似。
(2)压痕破坏认为塑性较大的材料，因磨料在载荷的作用下压人材料表面而产生压痕，并从表层上挤出剥落物。
(3)疲劳破坏认为磨料磨损是磨料使金属表面层受交变应力而变形，使材料表面疲劳破坏，并呈小颗粒状态从表层脱落下来。
(4)断裂认为磨料压入和擦划金属表面时，压痕处的金属要产生变形，磨料压人深度达到临界值时，伴随压人而产生的拉伸应力足以产生裂纹。
在擦划过程中，产生的裂纹有两种主要类型：一种是垂直于表面的中间裂纹；另一种是从压痕底部向表面扩展的横向裂纹。
当横向裂纹相交或扩展到表面时，便发生材料呈微粒状脱落形成磨屑的现象。
2．减少或消除磨料磨损的对策磨料磨损是由磨料颗粒与摩擦表面的机械作用而引起的，因而，减少或消除磨料磨损的对策也有两方面。
(1)磨料方面磨料磨损与磨料的相对硬度、形状、大小(粒度)有密切的关系。
磨料的硬度相对于摩擦表面材料硬度越大，磨损越严重；呈棱角状的磨料比圆滑状的磨料的挤切能力强，磨损率高。
实践与实验表明，在一定粒度范围内，摩擦表面的磨损量随磨粒尺寸的增大而按比例较快地增加，但当磨料粒度达到一定尺寸(称为临界尺寸)后，磨损量基本保持不变。
材料的磨料磨损影响因素及提高耐磨性途径
磨料磨损的材料的影响因素及提高耐磨性途径1磨损相互接触的两个物体有相对运动或相对运动的趋势时，在接触界面上出现阻碍相对运动，因摩擦而造成的物体的损耗。
2磨料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。
3磨料磨损机理磨料磨损机理就是研究磨料颗粒与材料表面相互作用过程的物理化学变化规律，包括磨损系统中各参变量变化对磨损持性的影晌规律。
材料特性和材料与磨料相互作用时的接触应力、接触时相对运动速度、环境介质等外部参数，在不同工况下材料的耐磨性能是不同的。
要根据具体工况条件选用材料，不能不加分析的按照一个固定模式选材。
4磨料磨损的影响因素4.1材料特性的影响4.1.1 材料硬度对耐磨性的影响材料的相对耐磨性和材料的硬度成正比。
4.1.2 材料磨损表面硬度对耐磨性的影响金属材料经过磨料磨损后，它的表面硬度都有所提高，其耐磨性和磨后硬度相关，和原始硬度无关。
4.1.3 磨料硬度与材料硬度比值对耐磨性的影响当磨料的硬度比材料的硬度高得多时，材料的磨损率几乎相同。
金属材料的相对磨损并不随磨料的硬度而增加。
这时磨损率只决定于材料本身的硬度。
4.1.4 材料磨后硬度与磨料硬度比值对耐磨性的影响金属材料经过变形而可能获得的最高硬度与磨料硬度的比值是判断材料耐磨性的较好参量。
4.1.5材料的断裂韧性对耐磨性的影响材料的硬度和断裂韧性的良好配合，可获得材料对磨料磨损的高的耐磨性。
4.2磨料特性的影响4.2.1磨料颗粒形状的影响在滑动磨料磨损过程中的主要机理是显微切削，磨料颗粒像刀具那样的切削金属材料面产生磨屑。
磨料颗粒棱角的不同，在载荷作用下刺人材料表面的深浅不同；在滑行过程中磨损机理的不同(是切削还是犁沟变形)，都会使材料的磨损率不同。
4.2.2磨料硬度的影响硬磨料磨损，Hm/Ha≤0.5-0.8，增加材料的硬度对其耐磨性增加不是很大。
软磨料磨损，Hm/Ha＞0.5-0.8，增加材料的硬度Hm，会迅速提高耐磨性。
材料的磨料磨损影响因素及提高耐磨性途径讲课讲稿
材料的磨料磨损影响因素及提高耐磨性途径磨料磨损的材料的影响因素及提高耐磨性途径1磨损相互接触的两个物体有相对运动或相对运动的趋势时，在接触界面上出现阻碍相对运动，因摩擦而造成的物体的损耗。
2磨料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。
3磨料磨损机理磨料磨损机理就是研究磨料颗粒与材料表面相互作用过程的物理化学变化规律，包括磨损系统中各参变量变化对磨损持性的影晌规律。
材料特性和材料与磨料相互作用时的接触应力、接触时相对运动速度、环境介质等外部参数，在不同工况下材料的耐磨性能是不同的。
要根据具体工况条件选用材料，不能不加分析的按照一个固定模式选材。
4磨料磨损的影响因素4.1材料特性的影响4.1.1 材料硬度对耐磨性的影响材料的相对耐磨性和材料的硬度成正比。
4.1.2 材料磨损表面硬度对耐磨性的影响金属材料经过磨料磨损后，它的表面硬度都有所提高，其耐磨性和磨后硬度相关，和原始硬度无关。
4.1.3 磨料硬度与材料硬度比值对耐磨性的影响当磨料的硬度比材料的硬度高得多时，材料的磨损率几乎相同。
金属材料的相对磨损并不随磨料的硬度而增加。
这时磨损率只决定于材料本身的硬度。
4.1.4 材料磨后硬度与磨料硬度比值对耐磨性的影响金属材料经过变形而可能获得的最高硬度与磨料硬度的比值是判断材料耐磨性的较好参量。
4.1.5材料的断裂韧性对耐磨性的影响材料的硬度和断裂韧性的良好配合，可获得材料对磨料磨损的高的耐磨性。
4.2磨料特性的影响4.2.1磨料颗粒形状的影响在滑动磨料磨损过程中的主要机理是显微切削，磨料颗粒像刀具那样的切削金属材料面产生磨屑。
磨料颗粒棱角的不同，在载荷作用下刺人材料表面的深浅不同；在滑行过程中磨损机理的不同(是切削还是犁沟变形)，都会使材料的磨损率不同。
4.2.2磨料硬度的影响硬磨料磨损，Hm/Ha≤0.5-0.8，增加材料的硬度对其耐磨性增加不是很大。
软磨料磨损，Hm/Ha＞0.5-0.8，增加材料的硬度Hm，会迅速提高耐磨性。
磨粒磨损概述
磨粒磨损基本介绍由外界硬质颗粒或硬表面的微峰在摩擦副对偶表面相对运动过程中引起表面擦伤与表面材料脱落的现象，称为磨粒磨损。
其特征是在摩擦副对偶表面沿滑动方向形成划痕。
磨损分类磨料磨损有多种分类方法，例如，以力的作用特点来分，可分为：(1)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。
生产中的犁铧，及煤矿机械中的刮板输送机溜槽磨损情况就是属于这种类型。
(2)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磨料的压溃强度。
生产中球磨机衬板与磨球，破碎式滚筒的磨损便是属于这种类型。
(3)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，如挖掘机斗齿及颚式破碎机的齿板。
也有以磨损接触物体的表面分类，分为两体磨料磨损和三体磨料磨损。
两体磨损的情况是，磨料与一个零件表面接触，磨料为一物体，零件表面为另一物体，如犁铧。
而三体磨损，其磨损料介于两个滑动零件表面，或者介于两个滚动物体表面，前者如活塞与汽缸间落人磨料，后者如齿轮间落人磨料。
这两种分类法最常用。
试验规律虽然零件或材料的耐磨性能不是材料的固有特性，它与许多因素有关，但是材料本身的硬度和磨粒的硬度是影响磨料磨损的两个最主要的因素，现已总结出它们的影响规律。
(1)如果材料预先已经过加工硬化，则对增加耐磨性就不再起作用。
这说明磨损试验本身，已使材料表面达到了最大的加工硬化状态。
(2)材料的耐磨性显然与磨粒的硬度、几何形状、物理性能有关。
除了提高材料本身硬度可增加抗磨料磨损性能外，还可进行感应加热淬火、渗碳、氮化、表面喷镀与堆焊来提高耐磨性。
磨损机理(1)微观切削磨损机理(2)多次塑变导致断裂的磨损机理(3)微观断裂磨损机理影响磨粒磨损的因素(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。
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磨料磨损的机理
磨损机理亦称磨损机制，研究磨损发生的微观过程，以及金属材料表层、亚表层金属在磨损时发生的物理变化和磨屑形成的过程。
磨料磨损机理的研究是把纷繁复杂的磨料磨损现象，按照其发生的特点，分解成几种基本的过程损坏形式。
随着磨损发生时的上况、环境、受力、接触方式等外部条件的改变以及材料和磨料本身的形状，大小、组织和性能等内部因素的不同，发生磨损的微观机制也不相同。
磨损机理的研究将分别对各种主要影响因素的影响规律，及对本质的影响提出物理模型，并力求给出数学表达式，从而更精确地反映磨损的微观过程，揭示磨损的本质。