磨损与磨损理论
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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。
磨损及磨损理论
摩擦学基础知识 —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
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
4章磨损
二、磨损的基本特性
磨损系数表示磨损量与工况之间的关系。当载荷与速 度为已知，并可求出一定工况下的磨损系数时，就可估算 磨损量，以预测摩擦学系统的寿命；也可根据磨损系数来 确定磨损类型，因为不同的磨损类型具有不同的磨损系数。 (5)磨损速率(磨损强度)：
I V
I W
t
t
此外，还采用相对耐磨性这一参数，它是标准试样的 磨损率与被测试样磨损率之比。
§4-3
磨粒磨损
磨粒磨损是指在摩擦过程中，由于摩擦表面上硬 的微凸体或摩擦界面上的硬颗粒而引起物体表面材料 损耗的一种磨损，这是最常见的一种磨损现象。据统 计，因磨粒磨损而产生的损失约占各类磨损所造成的 全部损失的一半。挖掘机、运输机许多零件的磨损都 属于磨粒磨损。
一、主要类型
由于物体表面本身硬的微凸体使对偶表面产生的磨粒 磨损称为两体磨粒磨损(Two-body abrasive wear)；由于摩 擦表面上存在自由硬颗粒而产生的磨粒磨损称为三体磨粒 磨损(Three- body abrasive wear)。
(3)刮伤 沿滑动方向形成严重的划痕，剪切破坏发生 在较软金属的表层。
一、主要类型
按照磨损程度的不同，粘着磨损可以分为以下五类：
(4)胶合 表面局部温度相当高，粘着点的面积较大， 由于粘着点的剪切强度比形成粘着的任何一方基 体金属的剪切强度都要高(如铜与钢对磨)，故在 摩擦副的一方或双方的基体金属上产生较深层的 破坏。因而，既有较多的软金属转移到硬金属表 面上，同时也有部分硬金属转移到软金属表面上。
三、磨损的分类 实际的磨损现象大都是多种类型磨损同时存 在，或磨损状态随工况条件的变化而转化。因此， 在分析和处理磨损问题时，必须善于分析并抓住 主要的磨损类型，或着眼于主要的磨损过程，才 能采取有效的减磨措施。
摩擦学原理磨损规律
稳定状态，磨损率保持不变。这是摩擦副正常工作时期。 • III．剧烈磨损(Sharp Wear Process)阶段：磨损率随时间而迅速增加，
使工作条件急剧恶化，而导致零件完全失效。
5.1.2 磨合磨损
• 加工装配后的摩擦副表面具有微观和宏观几何缺陷，使配合面在开始摩 擦时的实际接触峰点压力很高，因而磨损剧烈。在磨合过程中，通过接 触峰点磨损和塑性变形，使摩擦副接触表面的形态逐渐改善，而表面压 力、摩擦系数和磨损率也随之降低，从而达到稳定的磨损率进入正常磨 损阶段。按照欧洲经济合作和发展组织（OECD）的工程材料磨损小组 的定义，磨合是机械零件在使用初期，改善其适应性、表面形貌和摩擦 相容性的过程。可认为是形成表面氧化膜等的化学过程和形变硬化等的 冶金过程。
第五章 磨损规律 Wear Characteristics
• 各种磨损形式有着不同的作用机理：磨粒磨损(Abrasive Wear )主要是 犁沟和微观切削作用；粘着磨损(Adhesive Wear )过程与表面间分子作 用力和摩擦热密切相关；接触疲劳磨损(Contact Fatigue Wear )是在循 环应力作用下表面疲劳裂纹萌生和扩展的结果；而氧化和腐蚀磨损 (Oxidation and Corrosive Wear )则由环境介质的化学作用产生。
• 实际的磨损现象通常不是以单一形式出现，而是以一、两种为主，几种 不同机理的磨损形式综合表现的。
• 随着工况条件的变化，实际机械零件的主要磨损形式也会相应改变。图 5.1给出了齿轮失效方式随着载荷和速度的变化情况。在这一章中，磨 损被视作综合的表面损伤现象，讨论磨损变化规律、影响因素和抗磨措 施。
图5.5是塑性指数曲线。 随磨合时间的延续， 经过磨合磨损表面由 塑性接触过渡到弹塑 性接触，甚至弹性接 触状态。
使工作条件急剧恶化，而导致零件完全失效。
5.1.2 磨合磨损
• 加工装配后的摩擦副表面具有微观和宏观几何缺陷，使配合面在开始摩 擦时的实际接触峰点压力很高，因而磨损剧烈。在磨合过程中，通过接 触峰点磨损和塑性变形，使摩擦副接触表面的形态逐渐改善，而表面压 力、摩擦系数和磨损率也随之降低，从而达到稳定的磨损率进入正常磨 损阶段。按照欧洲经济合作和发展组织（OECD）的工程材料磨损小组 的定义，磨合是机械零件在使用初期，改善其适应性、表面形貌和摩擦 相容性的过程。可认为是形成表面氧化膜等的化学过程和形变硬化等的 冶金过程。
第五章 磨损规律 Wear Characteristics
• 各种磨损形式有着不同的作用机理：磨粒磨损(Abrasive Wear )主要是 犁沟和微观切削作用；粘着磨损(Adhesive Wear )过程与表面间分子作 用力和摩擦热密切相关；接触疲劳磨损(Contact Fatigue Wear )是在循 环应力作用下表面疲劳裂纹萌生和扩展的结果；而氧化和腐蚀磨损 (Oxidation and Corrosive Wear )则由环境介质的化学作用产生。
• 实际的磨损现象通常不是以单一形式出现，而是以一、两种为主，几种 不同机理的磨损形式综合表现的。
• 随着工况条件的变化，实际机械零件的主要磨损形式也会相应改变。图 5.1给出了齿轮失效方式随着载荷和速度的变化情况。在这一章中，磨 损被视作综合的表面损伤现象，讨论磨损变化规律、影响因素和抗磨措 施。
图5.5是塑性指数曲线。 随磨合时间的延续， 经过磨合磨损表面由 塑性接触过渡到弹塑 性接触，甚至弹性接 触状态。
摩擦磨损理论在工程材料中的应用研究
摩擦磨损理论在工程材料中的应用研究摩擦磨损是工程材料面对使其降低性能或失效的主要问题之一。
为了解决这一问题，科学家们不断开展研究工作，提出了许多摩擦磨损理论，以指导工程材料的设计与制造。
一、摩擦磨损理论概述摩擦磨损理论主要从摩擦学和力学的角度分析摩擦过程，并探究材料表面在相对运动条件下的物理和化学反应，从而进一步认识磨损机理和磨损机构，提出新型摩擦材料和减少磨损的措施。
其中，摩擦学通过分析摩擦过程及其参与的热、机、化等效应，揭示了材料之间的摩擦力、接触压力、表面微观形貌、材料硬度、膜的物理化学性质和摩擦温度等因素对磨损的影响机理。
而力学则通过研究力的作用规律和受力体系的本质，解析了材料在接触条件下的应力、应变、变形和损伤等情况，为摩擦磨损的分析与材料的设计提供了理论基础。
二、摩擦磨损理论在工程材料中的应用1.材料表面设计在工程设计中，摩擦磨损往往是影响材料使用寿命和性能的重要因素，因此，科学家们通过摩擦磨损理论，在材料表面处理和设计上做出了大量的研究工作。
例如，针对摩擦磨损常见的疲劳裂纹和剥离现象，科学家们提出采用表面物理化学处理、表面垫层和涂层等措施增强材料表面的耐磨性，降低磨损程度。
2.磨损机理分析通过对摩擦磨损机理的认识，科学家们可以针对不同的磨损机理，提出相应的改进措施。
例如，对于重载条件下的滚精轴承磨损问题，研究者通过分析其磨损机理，提出采用铅膜和纳米复合液体作为润滑剂，有效降低滚珠与内圈间的接触应力，从而减少磨损程度。
3.材料摩擦性能评价通过摩擦磨损理论，科学家们不仅可以对材料的疲劳损伤、开裂和起疙瘩等问题进行分析，同时也可以对其摩擦性能进行评价。
例如，通过研究金属表面的摩擦特性，可以准确评估材料的耐磨性、耐蚀性和疲劳寿命等性能，为工程材料的应用提供了重要的理论支持。
总之，摩擦磨损理论的不断深入研究和应用，为工程材料的设计、材料的使用寿命和性能等方面提供了更加严谨的理论支持，有助于不断提升材料的耐磨性和耐用性，实现工程材料的长期稳定和高效运行，具有重要的现实意义。
磨损及磨损理论
的材料，摩擦副另一方为较软的材料；法向载荷W
由n个半径为a的相同微凸体承受。
则当材料产生塑性变形时，法向载荷W与较软材料
的屈服极限σs之间的关系：
(1)
当摩擦副产生相对滑动，且滑动时每个微凸体上产
生的磨屑为半球形,其体积为(2/3)πa3，则单位滑动
距离的总磨损量(即磨损率，通常用于判断材料磨损
的快慢程度)为:
b.三体磨粒磨损 外界磨粒移动于两摩擦表面之间, 类似于研磨 作用, 称为三体磨粒磨损。 通常三体磨损的磨粒与金属表面产生极高的接 触应力, 往往超过磨粒的压溃强度。这种压应 力使韧性金属的摩擦表面产生塑性变形或疲劳, 而脆性金属表面则发生脆裂或剥落。
② 按摩擦表面所受的应力和冲击的大小分为凿削
b.高应力碾碎式磨粒磨损
这类磨损的特点是应力高，磨料所受的应力超过 磨料的压碎强度，当磨料夹在两摩擦表面之间时， 局部产生很高的接触应力，这种压应力使韧性金 属的摩擦表面产生塑性变形或疲劳, 而脆性金属 表面则发生脆裂或剥落。 同时磨料不断被碾碎，被碾碎 的磨料颗粒呈多角形，擦伤金 属，在摩擦表面留下沟槽和凹 坑。 如矿石粉碎机的颚板、 轧碎机滚筒等表面的破坏。
** 接触-塑性变形-粘着-剪断粘着点-材料转移再粘着，循环不断进行，构成粘着磨损过程。
(3)四种典型的粘着磨损
根据粘着点的强度和破坏位置不同，粘着磨损有几 种不同的形式，从轻微磨损到破坏性严重的胶合 磨损。它们的磨损形式、摩擦系数和磨损度虽然 不同，但共同的特征是:出现材料迁移，以及沿滑动方
向形成程度不同的划痕。
2、磨粒(磨料)磨损
(1)定义 外界硬颗粒或者对磨表面上的硬突起物或粗糙峰在摩
擦过程中引起表面材料脱落的现象, 称为磨粒磨损。 例如：掘土机铲齿、犁耙、球磨机衬板等的磨损都是
由n个半径为a的相同微凸体承受。
则当材料产生塑性变形时，法向载荷W与较软材料
的屈服极限σs之间的关系：
(1)
当摩擦副产生相对滑动，且滑动时每个微凸体上产
生的磨屑为半球形,其体积为(2/3)πa3，则单位滑动
距离的总磨损量(即磨损率，通常用于判断材料磨损
的快慢程度)为:
b.三体磨粒磨损 外界磨粒移动于两摩擦表面之间, 类似于研磨 作用, 称为三体磨粒磨损。 通常三体磨损的磨粒与金属表面产生极高的接 触应力, 往往超过磨粒的压溃强度。这种压应 力使韧性金属的摩擦表面产生塑性变形或疲劳, 而脆性金属表面则发生脆裂或剥落。
② 按摩擦表面所受的应力和冲击的大小分为凿削
b.高应力碾碎式磨粒磨损
这类磨损的特点是应力高，磨料所受的应力超过 磨料的压碎强度，当磨料夹在两摩擦表面之间时， 局部产生很高的接触应力，这种压应力使韧性金 属的摩擦表面产生塑性变形或疲劳, 而脆性金属 表面则发生脆裂或剥落。 同时磨料不断被碾碎，被碾碎 的磨料颗粒呈多角形，擦伤金 属，在摩擦表面留下沟槽和凹 坑。 如矿石粉碎机的颚板、 轧碎机滚筒等表面的破坏。
** 接触-塑性变形-粘着-剪断粘着点-材料转移再粘着，循环不断进行，构成粘着磨损过程。
(3)四种典型的粘着磨损
根据粘着点的强度和破坏位置不同，粘着磨损有几 种不同的形式，从轻微磨损到破坏性严重的胶合 磨损。它们的磨损形式、摩擦系数和磨损度虽然 不同，但共同的特征是:出现材料迁移，以及沿滑动方
向形成程度不同的划痕。
2、磨粒(磨料)磨损
(1)定义 外界硬颗粒或者对磨表面上的硬突起物或粗糙峰在摩
擦过程中引起表面材料脱落的现象, 称为磨粒磨损。 例如：掘土机铲齿、犁耙、球磨机衬板等的磨损都是
磨损及磨损理论
粘着结合强度比两基体金属的抗剪强度都高，切应力高于粘着结合强度。 剪切破坏发生在摩擦副金属较深处，表面呈现宽而深的划痕。
此时表面将沿着滑动方向呈现明显的撕脱，出现严重磨损。如果滑动继 续进行，粘着范围将很快增大，摩擦产生的热量使表面温度剧增，极易出现 局部熔焊，使摩擦副之间咬死而不能相对滑动。 这种破坏性很强的磨损形式，应力求避免。
所以磨损是机器最常见、最大量的一种失效方式。据调查， 轮胎压痕(SEM 5000X) 联邦德国在1974年钢铁工业中约有30亿马克花费在维修上，其中 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)
1.6
磨损过程的一般规律：
1、磨损过程分为三个阶段:
表面被磨平， 实际接触面 积不断增大， 表面应变硬 化，形成氧 化膜，磨损 速率减小。
随磨损的增长，磨耗 增加，表面间隙增大， 表面质量恶 化，机件快速失效。
斜率就是磨损速率，唯一稳定值； 大多数机件在稳定磨损阶段（AB 段）服役； 磨损性能是根据机件在此阶段 的表现来评价。
（3）磨损比
冲蚀磨损过程中常用磨损比(也有称磨损率)来度 量磨损。
Hale Waihona Puke 材料的冲蚀磨损量（g或μ m 3） 磨损比＝ 造成该磨损量所用的磨料量（g）
它必须在稳态磨损过程中测量，在其它磨损阶段 中所测量的磨损比将有较大的差别。 不论是磨损量、耐磨性和磨损比，它们都是在一 定实验条件或工况下的相对指标，不同实验条件或 工况下的数据是不可比较的。
当材料产生塑性变形时，法向载荷W与较软材料的屈服极限σy之间的关系：
（1）
当摩擦副产生相对滑动，且滑动时每个微凸体上产生的磨屑为半球形。 其体积为(2/3)πa3，则单位滑动距离的总磨损量为:
磨损及磨损理论
磨损及磨损理论
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 磨 损 的 基 本 概 念
03 磨 损 理 论
04 磨 损 的 预 防 与 控 制
05 磨 损 的 检 测 与 评 定
Prt One
单击添加章节标题
Prt Two
磨损的基本概念
磨损的定义
磨损：物体表面在相对运动过程中产生的损耗和破坏 磨损类型：包括磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等 磨损过程：包括初始阶段、稳定阶段、加速阶段和结束阶段 磨损影响因素：包括载荷、速度、温度、润滑、材料等
润滑：润滑不良会导致磨 损加剧
材料：材料的硬度、韧性 和耐磨性对磨损有直接影 响
环境：温度、湿度、腐蚀 性气体等环境因素也会影 响磨损
Prt Three
磨损理论
粘着磨损理论
粘着磨损是指两个接触表面 在相对滑动过程中由于粘着 作用而产生的磨损
粘着磨损理论是研究粘着磨 损现象的理论
粘着磨损理论主要包括粘着 磨损机理、粘着磨损模型和
磨损量的应用：在机械设计、材料察
磨损类型：磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损等 磨损程度：轻微磨损、中度磨损、严重磨损等 磨损部位：表面磨损、内部磨损、边缘磨损等 磨损特征：颜色变化、表面粗糙度、尺寸变化等
磨损性能的评定
磨损检测方法：光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射等 磨损评定标准：磨损量、磨损率、磨损寿命等 磨损性能指标：耐磨性、抗磨性、耐蚀性等 磨损机理研究：摩擦学、材料科学、表面工程等
磨粒磨损理论
磨粒磨损：由硬质 颗粒引起的磨损
磨粒来源：自然界 中的砂石、金属颗 粒等
磨损过程：磨粒与 材料表面接触、摩 擦、剥落
磨损后果：材料表 面磨损、疲劳、断 裂等
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 磨 损 的 基 本 概 念
03 磨 损 理 论
04 磨 损 的 预 防 与 控 制
05 磨 损 的 检 测 与 评 定
Prt One
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Prt Two
磨损的基本概念
磨损的定义
磨损：物体表面在相对运动过程中产生的损耗和破坏 磨损类型：包括磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等 磨损过程：包括初始阶段、稳定阶段、加速阶段和结束阶段 磨损影响因素：包括载荷、速度、温度、润滑、材料等
润滑：润滑不良会导致磨 损加剧
材料：材料的硬度、韧性 和耐磨性对磨损有直接影 响
环境：温度、湿度、腐蚀 性气体等环境因素也会影 响磨损
Prt Three
磨损理论
粘着磨损理论
粘着磨损是指两个接触表面 在相对滑动过程中由于粘着 作用而产生的磨损
粘着磨损理论是研究粘着磨 损现象的理论
粘着磨损理论主要包括粘着 磨损机理、粘着磨损模型和
磨损量的应用：在机械设计、材料察
磨损类型：磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损等 磨损程度：轻微磨损、中度磨损、严重磨损等 磨损部位：表面磨损、内部磨损、边缘磨损等 磨损特征：颜色变化、表面粗糙度、尺寸变化等
磨损性能的评定
磨损检测方法：光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射等 磨损评定标准：磨损量、磨损率、磨损寿命等 磨损性能指标：耐磨性、抗磨性、耐蚀性等 磨损机理研究：摩擦学、材料科学、表面工程等
磨粒磨损理论
磨粒磨损：由硬质 颗粒引起的磨损
磨粒来源：自然界 中的砂石、金属颗 粒等
磨损过程：磨粒与 材料表面接触、摩 擦、剥落
磨损后果：材料表 面磨损、疲劳、断 裂等
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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，，在在高高速速重 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，，磨磨损损急急剧剧增增加加，， 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。。 材料以极细粒状脱落，出现许多“豆斑”状凹坑。
摩擦学基础知识 —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。
定义说明
③磨损发生在物体工作表面材料上，其它非界面材料的损失 或破坏，不包括在磨损范围之内；
④磨损是不断损失或破坏的现象，损失包括直接耗失材料 和材料的转移(材料从一个表面转移到另一个表面上去)， 破坏包括产生残余变形，失去表面精度和光泽等。不断损 失或破坏则说明磨损过程是连续的、有规律的，而不是偶 然的几次。
破坏方式
微动磨损 剥层
胶合
咬死 点蚀 研磨 划伤 凿削
基本
特
征
磨磨损损表表面面有有粘粘着着痕痕迹迹，，铁铁金金属属磨磨屑屑被被氧氧化化成成红红棕棕色色氧氧化化物物，，通通常 作常为作磨为料磨加料剧加磨剧损磨。损。
破破坏坏首首先先发发生生在在次次表表层层，，位位错错塞塞积积，，裂裂纹纹成成核核，，并并向向表表面面扩扩展展，， 最最后后材材料料以以薄薄片片状状剥剥落落，，形形成成片片状状磨磨屑屑。。
1.1磨损研究的重要性
与摩擦相比，磨损要复杂得多。直到目前磨损的机理 还不十分清楚，也没有一条简明的定量定律。对大多数 机器来说，磨损比摩擦显得更为重要，实际上人们对磨 损的理解远远不如摩擦。对机器磨损的预测能力也很差。 对于大多数不同系统的材料，在空气中的摩擦系数大小 相差不超过20倍，而磨损率之差却很大，如聚乙烯对钢 的磨损和钢对钢的磨损之比可相差105倍。
1.5 研究内容： (1) 磨损类型及发生条件、特征和变化规律。 (2) 影响磨损各种因素，包括材料、表面形 态、 环境、滑
动速度、载荷、温度等。 (3) 磨损的物理模型、计算及改善措施。 (4) 磨损的测试技术与实验分析方法。
1.6 磨损过程的一般规律：
1、磨损过程分为三个阶段:
表面被磨平， 实际接触面 积不断增大， 表面应变硬 化，形成氧 化膜，磨损 速率减小。
宏观上光滑，高倍才能观察到细小的磨粒滑痕。
低倍可观察到条条划痕，由磨粒切削或犁沟造成。 存存在在压压坑坑，，间间或或有有粗粗短短划划痕痕，，由由磨磨粒粒冲冲击击表表面面造造成成
3. 表面破坏方式与机理对应关系
随磨损的增长，磨耗 增加，表面间隙增大，
表面质量恶 化，机件快速失效。
斜率就是磨损速率，唯一稳定值； 大多数机件在稳定磨损阶段（AB 段）服役； 磨损性能是根据机件在此阶段 的表现来评价。
非典型磨损曲线
2. 磨损特性曲线
典型浴盆曲线典 型浴盆曲线
1.7 磨损类型
其
1、磨损 类型
他 磨 损
类
型
2、 表面破坏方式及特征
磨损似乎比摩擦具有更大的复杂性和敏感性。在具体 的工作条件下，影响因素是十分复杂的，它包括工作条 件、环境因素、介质因素和润滑条件以及零件材料的成 分、组织和工作表面的物理、化学、机械性能等，了解 影响因素有利于实现对磨损的控制。
1.2磨损研究的进展
磨损的研究工作开展得较迟，本世纪50年代初期在工业 发展国家开始研究“粘着磨损”理论，探讨磨损机理。1953 年美国的J. F. Archard 提出了简单的磨损计算公式，1957 年苏联的克拉盖尔斯基提出了固体疲劳理论和计算方法， 1973年美国的N.P.Suh提出了磨损剥层理论。
1.3磨损定义： 磨损是摩擦副相对运动时，在摩擦的作
用下，材料表面物质不断损失或产生残余变形 和断裂的现象。
表面物质运动主要包括械运动、化学作用 和热作用。
(1) 机械作用使摩擦表面发生物质损失及摩 定擦义表说明面变形。 ①(磨2)损化并不学局作限用于机使械摩作擦用，表由面于发伴生同化性学状作的用而改产变生。的腐
蚀磨(损3)；由热于作界用面使放电摩作擦用的而引表起面物发质生转移形的状电的火花改磨变损。；以 及由(于4)伴同造热成效各应种而造磨成损的的热磨产损生等其现他象都作在用磨。损的范围之内；
②定义强调磨损是相对运动中所产生的现象，因而，橡胶表面
老化、材料腐蚀等非相对运动中的现象不属于磨损研究的范畴；
所以磨损是机器最常见、最大量的一种失效方式。据调轮查胎压，痕(SEM 联邦德国在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)
1.4 磨损的危害： (1) 影响机器的质量，减低设备的使用寿命。如齿轮齿面的磨损， 破坏了渐开线齿形，传动中导致冲击振动。机床主轴轴承磨损， 影响零件的加工精度。 (2) 降低机器的效率，消耗能量。如柴油机缸套的磨损，导致功 率不能充分发挥。 (3)减少机器的可靠性，造成不安全的因素。如断齿、钢轨磨损。 (4) 消耗材料, 造成机械材料的大面积报废。
20世纪60年代后，由于电子显微镜、光谱仪、能谱仪、 俄歇谱仪以及电子衍射仪等测试仪器和放射性同位素示踪技 术、铁谱技术等大量的综合的应用，使得磨损研究在磨损力 学、机理、失效分析、监测及维修等方面有了较快的发展。 把磨损试验机直接装在电子显微镜内进行观察和电视录像， 了解磨损的动态过程；研究磨损的表面，次表面及磨屑形貌、 成分、组织和性能的变化，以搞清磨损机理，分析和监测磨 损过程，从而寻求提高机器寿命的可能途径。
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，，磨磨损损急急剧剧增增加加，， 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。。 材料以极细粒状脱落，出现许多“豆斑”状凹坑。
摩擦学基础知识 —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。
定义说明
③磨损发生在物体工作表面材料上，其它非界面材料的损失 或破坏，不包括在磨损范围之内；
④磨损是不断损失或破坏的现象，损失包括直接耗失材料 和材料的转移(材料从一个表面转移到另一个表面上去)， 破坏包括产生残余变形，失去表面精度和光泽等。不断损 失或破坏则说明磨损过程是连续的、有规律的，而不是偶 然的几次。
破坏方式
微动磨损 剥层
胶合
咬死 点蚀 研磨 划伤 凿削
基本
特
征
磨磨损损表表面面有有粘粘着着痕痕迹迹，，铁铁金金属属磨磨屑屑被被氧氧化化成成红红棕棕色色氧氧化化物物，，通通常 作常为作磨为料磨加料剧加磨剧损磨。损。
破破坏坏首首先先发发生生在在次次表表层层，，位位错错塞塞积积，，裂裂纹纹成成核核，，并并向向表表面面扩扩展展，， 最最后后材材料料以以薄薄片片状状剥剥落落，，形形成成片片状状磨磨屑屑。。
1.1磨损研究的重要性
与摩擦相比，磨损要复杂得多。直到目前磨损的机理 还不十分清楚，也没有一条简明的定量定律。对大多数 机器来说，磨损比摩擦显得更为重要，实际上人们对磨 损的理解远远不如摩擦。对机器磨损的预测能力也很差。 对于大多数不同系统的材料，在空气中的摩擦系数大小 相差不超过20倍，而磨损率之差却很大，如聚乙烯对钢 的磨损和钢对钢的磨损之比可相差105倍。
1.5 研究内容： (1) 磨损类型及发生条件、特征和变化规律。 (2) 影响磨损各种因素，包括材料、表面形 态、 环境、滑
动速度、载荷、温度等。 (3) 磨损的物理模型、计算及改善措施。 (4) 磨损的测试技术与实验分析方法。
1.6 磨损过程的一般规律：
1、磨损过程分为三个阶段:
表面被磨平， 实际接触面 积不断增大， 表面应变硬 化，形成氧 化膜，磨损 速率减小。
宏观上光滑，高倍才能观察到细小的磨粒滑痕。
低倍可观察到条条划痕，由磨粒切削或犁沟造成。 存存在在压压坑坑，，间间或或有有粗粗短短划划痕痕，，由由磨磨粒粒冲冲击击表表面面造造成成
3. 表面破坏方式与机理对应关系
随磨损的增长，磨耗 增加，表面间隙增大，
表面质量恶 化，机件快速失效。
斜率就是磨损速率，唯一稳定值； 大多数机件在稳定磨损阶段（AB 段）服役； 磨损性能是根据机件在此阶段 的表现来评价。
非典型磨损曲线
2. 磨损特性曲线
典型浴盆曲线典 型浴盆曲线
1.7 磨损类型
其
1、磨损 类型
他 磨 损
类
型
2、 表面破坏方式及特征
磨损似乎比摩擦具有更大的复杂性和敏感性。在具体 的工作条件下，影响因素是十分复杂的，它包括工作条 件、环境因素、介质因素和润滑条件以及零件材料的成 分、组织和工作表面的物理、化学、机械性能等，了解 影响因素有利于实现对磨损的控制。
1.2磨损研究的进展
磨损的研究工作开展得较迟，本世纪50年代初期在工业 发展国家开始研究“粘着磨损”理论，探讨磨损机理。1953 年美国的J. F. Archard 提出了简单的磨损计算公式，1957 年苏联的克拉盖尔斯基提出了固体疲劳理论和计算方法， 1973年美国的N.P.Suh提出了磨损剥层理论。
1.3磨损定义： 磨损是摩擦副相对运动时，在摩擦的作
用下，材料表面物质不断损失或产生残余变形 和断裂的现象。
表面物质运动主要包括械运动、化学作用 和热作用。
(1) 机械作用使摩擦表面发生物质损失及摩 定擦义表说明面变形。 ①(磨2)损化并不学局作限用于机使械摩作擦用，表由面于发伴生同化性学状作的用而改产变生。的腐
蚀磨(损3)；由热于作界用面使放电摩作擦用的而引表起面物发质生转移形的状电的火花改磨变损。；以 及由(于4)伴同造热成效各应种而造磨成损的的热磨产损生等其现他象都作在用磨。损的范围之内；
②定义强调磨损是相对运动中所产生的现象，因而，橡胶表面
老化、材料腐蚀等非相对运动中的现象不属于磨损研究的范畴；
所以磨损是机器最常见、最大量的一种失效方式。据调轮查胎压，痕(SEM 联邦德国在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)
1.4 磨损的危害： (1) 影响机器的质量，减低设备的使用寿命。如齿轮齿面的磨损， 破坏了渐开线齿形，传动中导致冲击振动。机床主轴轴承磨损， 影响零件的加工精度。 (2) 降低机器的效率，消耗能量。如柴油机缸套的磨损，导致功 率不能充分发挥。 (3)减少机器的可靠性，造成不安全的因素。如断齿、钢轨磨损。 (4) 消耗材料, 造成机械材料的大面积报废。
20世纪60年代后，由于电子显微镜、光谱仪、能谱仪、 俄歇谱仪以及电子衍射仪等测试仪器和放射性同位素示踪技 术、铁谱技术等大量的综合的应用，使得磨损研究在磨损力 学、机理、失效分析、监测及维修等方面有了较快的发展。 把磨损试验机直接装在电子显微镜内进行观察和电视录像， 了解磨损的动态过程；研究磨损的表面，次表面及磨屑形貌、 成分、组织和性能的变化，以搞清磨损机理，分析和监测磨 损过程，从而寻求提高机器寿命的可能途径。