金属的磨损
金属表面耐磨处理
1、第一阶段金属磨合、精磨合阶段。
采用特殊工艺，人为控制将金属表面凸出部分磨平。
凹处补齐，使接触面积加大。
光洁度提高。
达到减少金属磨损目的，可以使汽车节油，设备节电；
2、第二阶段金属磨损稳定阶段。
在这个阶段金属磨损极少，磨损量与润滑油、负载、速度、温度等条件有关；
2、第三阶段金属磨损加速阶段。
由于磨损量日积月累达到一定程度后，就会发生振动，温度提高，金属表面剧烈磨损导致另件失效，事故发生。
也可以发生汽车烧机油现象。
通常使用的提高金属材料耐磨性的办法是淬火，增加其强度。
如果要求比较高，且不易淬火可以考虑渗碳、渗氮或者碳氮共渗。
在渗碳、渗氮或者碳氮共渗均无法达到要求的情况下可以对金属材料进行表面处理，增加耐磨涂层。
在选择耐磨涂层时
1、首要考虑的当然是材料的耐磨性能，耐磨材料与金属材料的粘接力也是一个重要因素，材料耐磨性再好，如果无法和金属基材进行很好的粘接，短时间即引起脱落，再好的耐磨材料也不能得到有效的应用。
2、耐磨涂层的处理技术也至关重要，在对一些较复杂的金属材料进行涂层处理时，往往很多技术不易施展或是无法操作，相对来说，喷
涂技术操作简单，易于施工，且不受基材的形状限制，处理起来比较方便。
3、选择粘接力强的耐磨材料对金属材料进行喷涂表面处理是一个较为实用提高金属材料耐磨性的方法。
如果耐磨材料还能具备耐酸碱腐蚀、耐冲击，摩擦小就更加完美了。
目前这类耐磨材料正是表面处理耐磨材料的研究和发展方向。
金属材料磨损原理
金属材料磨损原理
金属材料磨损是指金属材料在摩擦、磨擦或磨料的作用下，表面发生剥离、破裂或破坏的现象。
磨损是金属材料使用中不可避免的现象，它会减少零部件的寿命，影响设备的可靠性和效率。
金属材料磨损的原理可以归纳为三个方面：机械磨损、化学磨损和疲劳磨损。
机械磨损是由于摩擦力和表面载荷导致金属表面的物质剥离或形变。
当金属材料表面与另一个材料接触并相对运动时，表面的原子会发生位移和形变。
在高载荷和高速度下，金属表面会发生塑性变形和微观裂纹，最终导致表面剥离或破坏。
化学磨损是由于金属材料与外界介质发生化学反应而引起的磨损。
金属材料表面容易受到露天环境中的氧气、水分、酸碱等物质的侵蚀和氧化。
这些化学作用会导致金属表面的腐蚀、锈蚀和表面层的剥落，加速材料的磨损。
疲劳磨损是由于金属材料受到重复应力加载而造成的磨损。
当金属材料长时间处于应力加载状态下，其晶粒会发生位移和聚集，导致表面的微小裂纹扩展。
随着裂纹的扩展和交叉，最终导致金属材料的破裂和剥离。
为了减少金属材料的磨损，可以采取以下措施：选择更耐磨损的金属材料，提高材料的硬度和强度；表面处理，如涂层、渗碳等，增加材料的耐磨性；改善润滑条件，减少摩擦力和磨损；
设计合理的接触面形状和尺寸，减少局部应力集中。
通过综合运用这些方法，可以有效延长金属材料的使用寿命，提高设备的可靠性和效率。
金属件磨损的测量标准
金属件磨损的测量标准Title: Measurement Standards for Metal Component Wear金属件磨损的测量标准引言：金属件的磨损是在使用过程中不可避免的现象，会对设备的性能和寿命产生重要影响。
为了评估金属件磨损情况，确保设备正常运行，制定测量标准是至关重要的。
一、标准的制定制定金属件磨损的测量标准需要综合考虑多个因素，包括但不限于磨损形态、实验方法、测量精度、所涉及的设备类型等。
制定标准的过程应遵循科学性、客观性、可操作性和可靠性的原则。
二、磨损形态的分类根据金属件磨损的形态和机制进行分类，常见的磨损形态可分为磨粒磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。
不同形态的磨损需要采用不同的测量方法和标准。
三、实验方法的选择根据具体的磨损形态和要求，选择合适的实验方法进行测量。
常用的方法包括显微镜观察、电子显微镜分析、摩擦磨损试验、磨损体积损失测量等。
标准应规定实验方法的具体步骤和条件，确保结果的可重复性和可比性。
四、测量精度的要求金属件磨损的测量精度对于判断设备寿命和磨损程度至关重要。
测量标准应明确测量精度的要求，包括测量误差范围和重复性指标等。
同时，标准应提供相应的校准方法和设备要求，确保测量结果的准确性和可信度。
五、设备类型的考虑金属件涉及多个行业和领域，不同设备类型对磨损的影响程度也会有所不同。
制定标准时应考虑适用范围，确保标准的适用性和实用性。
结论：金属件磨损的测量标准对于预防设备故障、提高设备寿命至关重要。
制定标准需要考虑磨损形态、实验方法、测量精度和设备类型等多个因素，确保评估结果的准确性和可比性，为设备运行提供有效的支持。
金属的摩擦磨损实验
金属的摩擦磨损实验
金属的摩擦磨损实验是一种实验方法，用于研究金属材料在摩擦过程中的行为和性能。
该实验的目的是了解金属材料的摩擦系数、磨损率、耐久性以及在不同环境下的性能表现。
在金属的摩擦磨损实验中，通常采用滑动摩擦、滚动摩擦或冲击摩擦等实验条件，并采用各种摩擦磨损试验机进行测试。
根据实验要求，可以选择不同的试验机，如磨损试验机、往复摩擦试验机、滚动摩擦试验机等。
在实验过程中，需要测量金属材料的摩擦系数和磨损率。
摩擦系数是指材料在摩擦过程中所受的摩擦力与压力之比，反映了材料在摩擦过程中的润滑性能和耐磨性。
磨损率则是指材料在摩擦过程中损失的质量或体积与摩擦距离或时间的比值，反映了材料的耐久性和可靠性。
此外，在金属的摩擦磨损实验中，还需要考虑温度、湿度、载荷、速度等实验参数对金属材料性能的影响。
通过调整实验参数，可以研究金属材料在不同环境下的性能表现和变化规律，为材料的优化设计和改进提供依据。
总之，金属的摩擦磨损实验是一种重要的实验方法，可以帮助我们了解金属材料的性能和行为，为材料的优化设计和改进提供依据。
通过该实验，可以评估金属材料的耐磨性、耐久性和可靠性，为机械、汽车、航空航天等领域的工程应用提供技术支持。
金属磨损的危害及减摩降损
金属磨损的危害及减摩降损机械传动部件在运行过程中，相对运动的部件接触面之间都会有摩擦。
有摩擦就会产生磨损，金属摩擦引起的磨损是机械零件失效的三大原因（磨损、腐蚀和疲劳断裂）中最主要的因素。
机械传动部件绝大多数是铁基金属材料制成的，磨损的种类基本分为粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损和腐蚀磨损。
磨损的现象主要表现为摩擦表面出现裂纹、犁沟、麻点等缺陷，这些现象是造成机械零件失效的主要原因。
机械摩擦和磨损会导致机械设备和零部件的损失主要有以下几种类型：（1）磨损：机械设备的部件在运转过程中摩擦产生磨损，这会导致零部件的寿命缩短。
如果磨损程度过高，可能需要更换零部件或整个设备，这会增加维修和更换成本。
（2）故障：摩擦和磨损会导致机械设备的部件损坏，进而导致机械故障。
机械故障会导致生产停滞，增加维修和更换成本，甚至可能导致安全事故。
（3）能量损失：机械运行摩擦会产生热能，并且会将一部分能量转化为热量，其中边界摩擦更导致能源的浪费（主要表现为电动机电流加大），从而增加机械设备的运行成本；（4）能效降低：机械设备的能效在运转过程中会受到摩擦和磨损的影响，从而导致能效下降，浪费能源、增加成本。
国际权威机构测算，世界一次性能源的30～50%消耗在机械摩擦损失上，机械设备损坏和失效约80%是摩擦磨损造成的，50%以上的机械设备的恶性事故起因于润滑失效造成的过度磨损；根据中国工程院咨询项目《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》统计，2006年我国因摩擦、磨损而导致的损失约高达9,500.00亿元；美、英、德、日国家调查分析，磨损失效造成的损失占国民经济总产值的2%。
摩擦、磨损难以避免，正确认识磨损的危害，减少磨损带来的损失，越来越受到企业的重视。
相关的新技术、新产品也不断推出。
金属磨损自修复（金属磨损动态修复原位强化、金属磨损在线修复原位强化）技术能够有效减少摩擦、降低磨损造成的损失，助力企业降本增效、节能减排。
材料力学性能-第七章-金属的磨损(1)
一、粘着磨损
1.定义与特点：粘着磨损又称咬合磨损，是在 滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速度较小 (1m/s)时发生的。它是因缺乏润滑油，摩擦副 表面无氧化膜，且单位法向载荷很大，以致接 触应力超过实际接触点的屈服强度而产生的一 种磨损。
2021年11月27日 星期六
第七章 金属的磨损
图7-2 粘着磨损表面损伤形貌
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第七章 金属的磨损
由于从较软一方金属材料的表面脱离下来的 碎屑不一定全部成为磨屑，有时碎屑可能仍附于 金属表面上，因此，磨屑形成有个几率问题，设 此几率为K，则单位滑动距离内的磨损体积为：
V l
K
N
d 3
12
··················
式中：V－磨损体积；l－滑动距离；K－磨屑形成几率； d－磨屑直径
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第七章 金属的磨损
图7-3中所示的粘着磨损过程是粘着点强
度比摩擦副一方金属强度高的情况，此时常在
较软一方本体内产生剪断，其碎片则转移到较
硬一方金属上，软方金属在硬方金属表面逐步
积累最终使不同金属的摩擦副滑动成为相同金
属间的滑动，故磨损量较大，表面较粗糙，甚
至可能产生咬死现象，铅基合金与钢之间的滑
粘附一层很薄的转移膜并伴有化学成分变化，这
是粘着磨损的重要特征。
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第七章 金属的磨损
分三个阶段：
接触面凸起因塑性变形被
碾平，并在接触面之间形成
剪断强度高的分界面；
❖摩擦副一方金属远离分界
面内断裂，从该金属上脱落
并转移到另一方金属表面；
转移的碎屑脱落下来形成
磨屑。
金属的磨损PPT课件
▪ 磨损通常是有害的，它损伤零件工作表面，影响机械设备 性能，消耗材料和能源，并使设备使用寿命缩短。预先考 虑如▪ 另一方面，磨损也并非全都是有害的，工程上常利用磨损 的原理来减小零件表面的粗糙度，如磨削、研磨、抛光、 跑合等。
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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。2007年我国的 GDP只占世界的6 %，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。
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模块一 金属磨损的概念
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一、磨损的概念
▪ 金属摩擦表面相对运动，表面不断发生损耗或产生塑性变 形，使金属表面状态和尺寸发生改变的现象称为磨损 （abrasion）。
▪ 磨损表现为表面不断有细小颗粒被分离出来而成为磨屑， 以及在摩擦载荷作用下，金属表面性质（金相组织、物理 化学性能、力学性能）和形状的（形貌和尺寸、粗糙度、 表面层厚度）变化。
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二、磨损过程
▪ 在机械的正常运转中，磨损过程大致可分为三个阶段：
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三、金属的耐磨性
第七章金属磨损和接触疲劳
2.磨损量的估算
Archard 提出的粘着磨损量估算方法如下： 在摩擦副接触处为三向压缩应力状态，故接触压缩屈服强度近似为
单向压缩屈服强度σSC的三倍。若接触处因压应力很高超过σSC 产生塑性变形，随后因加工硬化而使变形终止。此时，外加载荷 事实上作用在接触点真实面积上。设真实接触面积为A，接触压 缩屈服强度为3 σSC ，作用于表面上的法向力为F，则
(b) 磨粒性能
* 磨粒硬度
磨损体积与硬度比Ha /H（磨粒硬度Ha与材料硬度 H之比） 的关系。
4.改善磨粒磨损耐磨性的措施
a) 对于以切削作用力主要机理的磨粒磨损，应增 加材 料的硬度；对以塑性变形为主的磨粒磨损， 应提高 材料的韧性。
b) 根据机件服役条件(高应力冲击、无冲击下的 低应 力)，合理地选择耐磨材料(高锰钢、中碳 调质钢)。
F=A (3 σSC) 假定磨屑呈半球形，直径为d。任一瞬时有n个粘着点，所有粘着点
尺寸相同，直径也为d，则
d 2
A n( ) 4
可推出：
n
4F 3 SCd
2
再假定每一粘着点滑过距离也为d，则单位滑动距离形成的粘着点
数N为
N
n d
4F 3 SC d 3
磨屑形成有个几率问题，设此几率为K，则单位滑动距离内的磨损
以得到 F= (3 σSC) πr2
设θ为凸出部分的圆锥面与软材料表面间的夹角，当摩擦副相对滑 动了l长的距离时，凸出部分或磨粒切削下来的软材料体积，即磨损 量V为 V=0.5*2r*r*tan θl=r2ltanθ
由上两式可得
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金属的磨损
一、磨擦与磨损
1．磨擦：两相互接触的物体发生相对运动（或有相对运动趋势）时，
在接触面间所产生切向运动阻力的现象，叫磨擦，该运动阻力叫摩擦力；产生的相对运动，分二类：滑动、滚动、混合（滑+滚）；
因接触面之间有相对运动，接触面上会有一些小的物质颗粒与基体分离，成为磨屑，这种因接触面之间的相对运动导致其物质丢失的现象，称之为磨损；
另外，也把工件因磨擦引起物质丢失导致尺寸不足所致失效的方式叫磨损。
2．磨损：分三个阶段①跑合阶段；②稳定磨损阶段；③剧烈磨损阶段。
开始磨损时，因接触表面刚接触间凹凸不平，接触面积较小，局部压应力较大，故磨损量较大；
随磨损时间的增加，接触面之间相互啮合，接触面积增大，使磨损量（速率）降低，而进入稳定磨损阶段；
稳定磨损阶段：该阶段磨损速率决定了材料的耐磨性能（为机件正常服
役阶段)。
其它的如测量润滑性能，改进工艺求改善耐磨性的评估也要
求在此阶段进行；
随机件工作时间的增加，磨擦面间距也增加，磨擦表面的啮合性降低，磨擦表面质量下降，机件传动工作质量变坏，磨损速率大大增加，机件很快失效；
机件如：工作环境恶劣、跑合不良或质量太差，在跑合阶段就发生强烈粘着。
此时只有激烈磨损阶段（无合阶段后期稳定磨损阶段)。
二、耐磨性：
用磨损量来表示，只有相互比较意义：用相同材料作成摩擦副。
相对耐磨性ε标准试样磨损量
被测试样磨损量
一般用耐磨性提高几倍来描述
三、磨损机理：分粘着磨损及磨粒磨损二种，常同时发生
1．粘着磨损：（又称咬合磨损）
特点：相对运动速度较小，摩擦面润滑缺乏，摩擦面间凸起部分因局部受力较大而咬合变形并紧密结合，并产生形变强化作用，其强度、硬度均较高，在随后的相对分离的运动时，因该咬合的部位因结合紧密而不能分开，引起其中某一摩擦面上的被咬合部分与其基体分离，咬合吸附于另一摩擦面上，导致该摩擦面有物质颗粒损失，损失的物质颗粒后有可能脱落成为磨屑（或连同另一摩擦面上的形变强化部分一起咬合剥落)。
一般地，强度低（即硬度低）的一方易发生分离而咬合到硬度高的摩擦面上。
故而两硬度不同的摩擦件，硬度低的磨损量远远大于硬度高的
2．磨粒磨损：也叫切削磨损。
为摩擦副一方存在的坚硬凸起（可能来源：①本身硬度高；②凸起部位因局部的应力集中而形变强化；③粘着其它硬质点）或接触面间存在硬的质点（第三者，含自身磨屑），并在因相对运动在另一摩擦面上产生切削划痕并导致其物质丢失，分别叫二体磨粒磨损或三体磨粒磨损。
特点：有明显划痕（沟槽）（与咬合不同），其磨损机理为切削为主。
四、影响材料耐磨性的因素
1．强度（硬度)：尤其指表面硬度；
2．碳化物（或硬的第二相质点）的含量及其形态和分布；
3．润滑：其作用：①降低磨擦系数②分离磨擦面；
4．表面处理：
①化学热处理，均大幅提高材料的耐磨性能，其中以渗N作用最佳；
②渗硼B，目的：a）提高表面强度；b）降低相互间粘接力；c）减磨擦系数、摩擦力；
③镀金：增加润滑，提高表面硬度；
④渗S、渗P，增加润滑（特别是高温下工作的工件，此时不能加润滑剂）；
5．表面光洁度；
五、接触疲劳
两机件间作相互滚动（或作滑动）时，因交变压应力循环长期作用，而致接触表面产生压疲劳损伤，致使厚部区域产生小块金属剥落（形成蚀点，凹坑中见到微观疲劳辉纹。
常与咬合磨损、磨粒磨损共同出现）。