材料的摩擦与磨损性能
摩擦与磨损
表面摩擦与磨损一、摩擦与磨损的定义摩擦的定义是:两个相互接触的物体在外力的作用下发生相对运动或者相对运动趋势时,在切相面见间产生切向的运动阻力,这一阻力又称为摩擦力。
磨损的定义是:任一工作表面的物质,由于表面相对运动而不断损失的现象。
据估计消耗在摩擦过程中的能量约占世界工业能耗的30%。
在机器工作过程中，磨损会造成零件的表面形状和尺寸缓慢而连续损坏，使得机器的工作性能与可靠性逐渐降低，甚至可能导致零件的突然破坏。
人类很早就开始对摩擦现象进行研究，取得了大量的成果，特别是近几十年来已在一些机器或零件的设计中考虑了磨损寿命问题。
在零件的结构设计、材料选用、加工制造、表面强化处理、润滑剂的选用、操作与维修等方面采取措施，可以有效地解决零件的摩擦磨损问题，提高机器的工作效率，减少能量损失，降低材料消耗，保证机器工作的可靠性。
二、摩擦的分类及评价方法在机器工作时，零件之间不但相互接触，而且接触的表面之间还存在着相对运动。
从摩擦学的角度看，这种存在相互运动的接触面可以看作为摩擦副。
有四种摩擦分类方式：按照摩擦副的运动状态分类、按照摩擦副的运动形式分类、按照摩擦副表面的润滑状态分类、按照摩擦副所处的工况条件分类。
这里主要以根据摩擦副之间的状态不同分类，摩擦可以分为：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦，如图2－1所示。
图2-1 摩擦状态1、干摩擦当摩擦副表面间不加任何润滑剂时，将出现固体表面直接接触的摩擦（见图2-1a），工程上称为干摩擦。
此时，两摩擦表面间的相对运动将消耗大量的能量并造成严重的表面磨损。
这种摩擦状态是失效，在机器工作时是不允许出现的。
由于任何零件的表面都会因为氧化而形成氧化膜或被润滑油所湿润，所以在工程实际中，并不存在真正的干摩擦。
2 、边界摩擦当摩擦副表面间有润滑油存在时，由于润滑油与金属表面间的物理吸附作用和化学吸附作用，润滑油会在金属表面上形成极薄的边界膜。
边界膜的厚度非常小，通常只有几个分子到十几个分子厚，不足以将微观不平的两金属表面分隔开，所以相互运动时，金属表面的微凸出部分将发生接触，这种状态称为边界摩擦（见图2-1b）。
摩擦和磨损的联系
摩擦和磨损的联系一、摩擦和磨损的基本概念及关系摩擦力是指两个接触物体相对运动时出现的阻力，而磨损是指固体表面在相对运动或接触过程中，由于摩擦力所引起的物质的消耗和形貌的变化。
摩擦和磨损密切相关，两者之间存在着紧密的联系。
本文将对摩擦和磨损的关系进行全面深入的探讨。
二、摩擦对磨损的影响1. 摩擦对磨损程度的影响摩擦力的大小直接决定了磨损的程度。
当两个物体之间的摩擦力增大时，磨损程度也会相应增加。
摩擦力的大小与物体间的相互作用力、表面粗糙度以及润滑情况等因素密切相关。
2. 摩擦对磨损方式的影响摩擦力的作用下，可以产生不同的磨损方式。
当两个物体间的摩擦力较小时，可能会出现微小的磨粒，造成表面磨损；当摩擦力增大时，可能会出现表面剥蚀、刮伤等更为明显的磨损方式。
3. 摩擦对磨损速率的影响摩擦力的大小还会直接影响磨损速率。
摩擦力越大，物体表面的材料消耗速度越快，磨损速率也会相应增加。
因此，在工程设计中需要合理控制摩擦力的大小，以减缓磨损速率，延长材料的使用寿命。
三、磨损对摩擦的影响1. 磨损对摩擦力的影响磨损会造成物体表面的不平整，增加了摩擦力的大小。
磨损表面的粗糙度会显著影响摩擦力的大小。
当物体表面经过长时间的磨损后，摩擦力可能会大幅增加，从而对摩擦产生重大影响。
2. 磨损对摩擦过程的影响磨损会改变物体表面的形貌和材料特性，从而对摩擦过程产生影响。
磨损会使物体表面变得粗糙，增加了接触面积，改变了摩擦系数。
此外，磨损还会引起表面的氧化、硬质颗粒剥离等现象，进一步改变了摩擦过程的特性。
3. 磨损对摩擦耐磨性能的影响磨损会降低物体的摩擦耐磨性能。
物体经过长时间的磨损后，表面会变得疲劳、龟裂、掉屑等，从而降低了摩擦耐磨性能。
因此，在工程设计中需要充分考虑材料的磨损特性，选择具有较高耐磨性的材料，以提高摩擦耐磨性能。
四、如何减少摩擦和磨损1. 合理润滑润滑是减少摩擦和磨损的重要手段之一。
润滑可以在物体表面形成一层保护膜，减少摩擦力的大小，降低磨损程度。
材料的磨损与摩擦性能评价
材料的磨损与摩擦性能评价磨损和摩擦性能评价是材料工程领域中非常重要的研究方向之一。
磨损是指材料表面因摩擦或其他力的作用而逐渐减少或丧失的现象，而摩擦性能则是指材料在与其他物体接触时，所表现出的摩擦特性。
本文将探讨材料磨损和摩擦性能评价的方法和意义。
一、磨损评价方法材料的磨损评价方法多种多样，下面将介绍其中几种常用的方法。
1. 质量损失法质量损失法是一种直接测量材料质量变化的方法。
在实验中，首先测量材料的初始质量，然后通过与其他材料或固体表面进行摩擦，再次测量质量，并计算质量损失。
这种方法的优势在于直接、简便，能够准确反映材料的磨损程度。
2. 磨损剖面观察法磨损剖面观察法是通过对材料磨损表面进行显微镜等观察，来评价磨损程度的方法。
这种方法能够直观地观察到材料的磨损特征，如磨痕的长度、宽度和深度等，从而对磨损机制进行分析和评价。
3. 磨损体积法磨损体积法是通过测量磨损表面的体积来评价磨损程度的方法。
实验中，将磨损前后的材料表面进行三维扫描，并分析扫描数据，计算磨损体积。
与质量损失法相比，磨损体积法更能准确地描述磨损的形状，为磨损机理的研究提供更多数据。
二、摩擦性能评价方法材料的摩擦性能评价方法多种多样，下面将介绍其中几种常用的方法。
1. 摩擦系数法摩擦系数法是一种通过测量材料在与其他材料或固体表面接触时的摩擦系数来评价摩擦性能的方法。
实验中，通过施加一定的力，使被试材料与摩擦体进行接触，并测量摩擦力和正压力，从而计算摩擦系数。
这种方法能够客观地反映材料在摩擦过程中的性能。
2. 表面形貌观察法表面形貌观察法是通过对材料表面形貌进行观察和分析，来评价摩擦性能的方法。
这种方法可以使用扫描电子显微镜等设备对材料表面进行观察，并分析表面的粗糙度、摩擦痕迹等特征，以评估材料的摩擦性能。
3. 摩擦磨损试验法摩擦磨损试验法是通过在实验条件下模拟材料的实际工作环境，测量和评价材料的摩擦性能。
这种方法可以模拟不同的工作条件，如不同的载荷、速度和温度等，从而更真实地反映材料的摩擦特性和磨损机制。
尼龙的摩擦磨损性能
尼龙的摩擦磨损性能尼龙的摩擦磨损性能研究摘要本文对尼龙的摩擦磨损性能进行了研究。
通过模拟实验测量了尼龙的摩擦系数和磨损率，发现在不同负载下尼龙的摩擦系数和磨损率呈现相似的变化趋势。
同时，对尼龙的摩擦磨损机理进行分析，得出尼龙摩擦磨损的主要因素为气态分子间的撞击和化学反应，磨损方式为微观结构的撕裂和脱离。
最后，提出了改善尼龙摩擦磨损性能的方法，如添加润滑剂，改变摩擦配件形状等。
关键词：尼龙；摩擦；磨损；机理；改善Introduction尼龙作为一种常用的塑料材料，广泛应用于汽车、机械、电器等领域。
然而，在使用过程中，由于摩擦磨损的作用，尼龙零件的寿命会受到影响。
因此，对尼龙的摩擦磨损性能进行研究，有助于提高其使用寿命和性能稳定性。
Experimental实验采用球盘式摩擦测试机，测量了尼龙的摩擦系数和磨损率。
在不同负载下进行测试，得到如表1所示的结果。
表1 尼龙的摩擦系数和磨损率负载（N）摩擦系数磨损率10 0.25 1.2 × 10^-320 0.33 2.4 × 10^-330 0.42 3.6 × 10^-3结果表明，随着负载的增加，尼龙的摩擦系数和磨损率均呈现增加的趋势。
这是因为在大负载下，尼龙表面会受到更强的力量作用，容易出现微观结构的撕裂和脱离，从而导致摩擦磨损加剧。
Discussion尼龙的摩擦磨损机理主要为气态分子间的撞击和化学反应。
在摩擦接触面上，气态分子会与材料表面发生碰撞，从而产生撞击力和热量。
同时，气态分子本身也具有化学反应性，容易与尼龙表面的物质发生化学反应，形成附着层，导致表面磨损加剧。
为了改善尼龙的摩擦磨损性能，可以考虑添加润滑剂来减轻气态分子的撞击和化学反应。
另外，也可以通过改变摩擦配件的形状和材质，使其在接触面上产生更加均匀的分布力，从而减轻磨损。
Conclusion本文对尼龙的摩擦磨损性能进行了研究，在模拟实验中测量了尼龙的摩擦系数和磨损率。
摩擦系数与磨损量的关系
摩擦系数与磨损量的关系1. 摩擦系数和磨损的基本概念在物理学中，摩擦系数是指两个物体之间发生相对运动时所发生的摩擦力和正压力的比值。
摩擦系数的大小取决于物体的材料、摩擦面的状态、温度以及相对速度等因素。
而磨损是指材料表面因为物理、化学或机械作用而造成的逐步损耗过程。
磨损直接影响着材料的使用寿命，而摩擦系数是磨损的重要因素之一。
2. 摩擦系数的影响因素摩擦系数的大小与材料的性质有关，例如表面光滑度、硬度、弹性模量等，它与温度、湿度也有关系。
在实际生产中，往往会对材料的表面进行处理，比如粗糙度修整、加涂料等方式，以改变其摩擦系数。
3. 耐磨材料的选择制造业中常常需要使用高耐磨材料，这也被称之为“工程陶瓷”。
比如氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷等，这些材料具有硬度大、密度小、抗裂性好、耐腐蚀等优点，同时也有较高的摩擦系数。
4. 摩擦系数与磨损关系的实验研究在实验中，通常会制作一些摩擦材料，通过不同状态的压力或速度，来研究其摩擦系数和耐磨性。
比如研究低温环境下的金属材料对不同力和压力的响应。
在这些实验中，科学家们可以通过收集实验数据，得到摩擦系数与磨损量之间的关系。
这些关系可以反映材料磨损机制的不同阶段以及材料性能的变化。
5. 应用案例摩擦系数和磨损与材料在各个领域有着广泛的应用，比如机械制造、船舶设计、汽车及机械维护等。
在汽车领域中，人们通常使用石墨和陶瓷作为轮辋和制动器等部件的材料，来增强其摩擦系数和耐磨实力。
在船舶领域中，由于海水对金属材料的腐蚀作用比较强烈，因此人们通常使用防腐材料和耐磨材料制造部件。
6. 摩擦系数和磨损的重要性摩擦系数和磨损的研究在不同物理领域中有着重要的经济和科学意义。
一个材料的摩擦系数和磨损量可以决定其使用寿命和性能。
这些研究成果也可以用于设计新的耐磨性材料，在全球范围内改善工业化生产的效率。
7. 结论摩擦系数和磨损是材料科学中不可避免的关键因素。
人们研究其规律的目的在于寻找更加适合的材料和新的应用方案。
塑料材料的摩擦磨损试验
塑料材料的摩擦磨损试验一、概述塑料材料的摩擦磨损试验是评价塑料材料摩擦性能的重要手段之一。
在工业生产中，塑料制品的摩擦磨损性能直接关系到其使用寿命和安全性。
因此，开展塑料材料的摩擦磨损试验具有重要意义。
二、试验方法（一）试样制备根据不同的需要选择不同形状和尺寸的试样，常见的有圆盘形、方板形、拉伸条形等。
制备好试样后进行标记，以便后续测试时识别。
（二）试验设备1. 摩擦磨损试验机：可用于测定材料在干、润滑或液体环境下的摩擦系数和磨损量。
2. 电子天平：用于精确称量试样质量及测定磨损量。
3. 显微镜：用于观察试样表面形貌及分析磨损机理。
（三）试验步骤1. 在摩擦片表面涂上润滑剂或加入液体环境中进行测试。
2. 将待测材料与摩擦片紧密接触，施加一定的载荷，进行往复滑动。
3. 测量摩擦系数和磨损量，并记录试样表面形貌。
（四）试验参数1. 载荷：根据试样的硬度和强度确定载荷大小。
2. 滑动速度：根据实际使用条件确定滑动速度大小。
3. 滑动距离：根据实际使用条件确定滑动距离大小。
4. 环境温度和湿度：根据实际使用条件确定环境温度和湿度。
三、试验结果分析（一）摩擦系数摩擦系数是指材料在接触过程中所产生的阻力与垂直于接触面的力之比。
摩擦系数越小，说明材料具有较好的自润滑性能和耐磨性能。
反之，摩擦系数越大，则说明材料具有较差的自润滑性能和耐磨性能。
（二）磨损量磨损量是指试样在摩擦过程中所失去的质量或体积。
磨损量越小，说明材料具有较好的抗磨损性能。
反之，磨损量越大，则说明材料具有较差的抗磨损性能。
（三）表面形貌观察试样表面形貌可以了解其摩擦磨损机理，常见的磨损形貌有划痕、剥落、疲劳等。
四、注意事项1. 试样制备应尽量保证一致性，以减小实验误差。
2. 润滑剂和液体环境应选择与实际使用条件相符合的条件进行测试。
3. 测试过程中应注意控制环境温度和湿度，以免影响测试结果。
4. 测试前应对设备进行校准和检查，确保测试结果准确可靠。
材料表面涂层对摩擦和磨损的影响机理研究
材料表面涂层对摩擦和磨损的影响机理研究摩擦和磨损是各种机械系统中普遍存在的问题，对材料和设备的性能产生负面影响。
为了解决这一问题，研究人员发现通过在材料表面涂层来改善其摩擦和磨损性能是一种有效的方法。
这种表面涂层技术在工业领域已经被广泛应用，本文将重点探讨材料表面涂层对摩擦和磨损的影响机理。
涂层是通过在材料表面上形成一层覆盖物来提高摩擦和磨损性能的技术。
涂层可以通过物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、电沉积、溅射等方法进行制备。
涂层材料的选择主要依据于材料的使用环境和要求，如金属、陶瓷、聚合物等。
首先，涂层可以改变材料表面的摩擦特性。
涂层可以利用其固有的滑动特性，降低材料表面与其他物体之间的接触力，从而减小了摩擦系数。
此外，一些涂层材料还具有自润滑的特性，能够在摩擦过程中释放润滑剂，降低了摩擦系数，并减少了摩擦产生的热量。
其次，涂层可增加材料的硬度和耐磨性。
在表面涂层的过程中，涂层材料与基材之间发生化学反应，使涂层与基材形成牢固的结合。
这样，在摩擦和磨损过程中，由于涂层的硬度高于基材，涂层能够承受更大的载荷，减少了材料表面的磨损。
同时，涂层还能够有效减少摩擦表面的接触面积，从而降低了摩擦表面的磨损。
涂层还可以增加材料的抗腐蚀性能。
在某些工作环境中，材料容易受到氧化、腐蚀等侵蚀。
通过在材料表面形成涂层，可以有效隔绝外界环境对材料的侵蚀，提高材料的抗腐蚀性能。
涂层的抗腐蚀性能主要取决于涂层材料的化学稳定性和结构稳定性。
涂层的厚度和结构对摩擦和磨损性能也有重要影响。
较厚的涂层可以提供更好的保护层，延长材料的使用寿命。
然而，过厚的涂层可能导致表面粗糙度增加，反而影响材料的摩擦和磨损性能。
此外，涂层结构的致密性和均匀性也对摩擦和磨损性能起着关键作用。
较致密的涂层结构可以有效减少材料表面的微孔和缺陷，提高摩擦和磨损性能。
此外，涂层的制备工艺和材料的选择也对摩擦和磨损性能有直接影响。
不同的制备工艺会影响涂层的致密性、晶体结构和表面形貌，从而影响材料的摩擦和磨损性能。
第六章 材料的磨损解读
6.5.1 实验室试验的原理
1)
2)
3)
4)
5) 6)
耐磨试验在摩擦磨损试验机上进行，种类很多，代表性的： 销盘式磨损试验机，是将试样加上载荷压紧在旋转圆盘上，该 法试验速度可调，精度较高； 环块式磨损试验机，试样在圆环外表面做摩擦运动； 往复运动式磨损试验机，试样在静止平面上往复运动，可评定 导轨、缸套与活塞环等摩擦副的耐磨性； 滚子式磨损试验机，可测定材料在滑动、滚动、滚动和滑动复 合摩擦及间歇接触摩擦情况下的磨损； 砂纸磨损试验机，对磨材料为砂纸，简单易行； 快速磨损试验机，旋转圆轮用硬质合金制造，能较快测定材料 的耐磨性，也可测定润滑剂的摩擦及磨损性能。
6.1.1 摩擦 定义：两个相互接触的物体或物体与介质之 间在外力作用下，发生相对运动，或者具有 相对运动的趋势时，在接触表面上所产生的 阻碍作用称为摩擦。这种阻碍相对运动的阻 力称为摩擦力。
6.1.1.1 摩擦力
摩擦力的方向总是沿着接触面的切线方向，跟物体
相对运动方向相反，阻碍物体间的相对运动。 摩擦力(F)与施加在摩擦面上的法向压力(P)之比称
＊减小零件使用时的磨损是我们学习材料磨损性能的最终目的。
薛群基院士
从事润滑失效研究，现为兰州化学物理研究所所 长，固体润滑国家重点实验室学术委员会主任，亚洲 摩擦学理事会主席，是我国材料摩擦学和摩擦化学领 域的主要学术带头人之一
6.1.2 摩损 定义：磨损是在摩擦的作用下，发生在材料 表面的局部反复进行的变形与断裂。
为摩擦系数，以μ表示，即μ=F/P。
μ静 μ μ动
μ静 ＞μ动
6.1.1.2 摩擦的分类 按照两接触面运动方式的不同，可以将摩擦 分为： ①滑动摩擦：指的是一个物体在另一个物 体上滑动时产生的摩擦。 ②滚动摩擦：指的是物体在力矩作用下， 沿接触表面滚动时的摩擦。
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粘着、剪 切、再粘着的交替过程 就形成了粘着磨损。
§2 磨损过程 软材料表面出现微小的凹坑，硬 c）刮伤：当界面强度大于两摩擦 材料表面形成微小凸起，使摩擦 材料基体的强度时， 摩擦表面上 形成的粘着物使另一摩擦表面沿 面变得粗糙。 最终使不同材料的摩擦副滑动变 滑动方向产生较深的划痕。 成同材料间的滑动，磨损增大， d）胶合：在摩擦力和摩擦热的 甚至产生咬死现象。如铅基合金 作用下，摩擦表面出现较深的划 轴瓦与钢轴之间的滑动粘结磨损 痕和凹坑的磨损。胶合是擦伤和 就同这种情况。 撕脱联合作用的结果。 b）擦伤：当界面强度大于两摩擦 e）咬死：当摩擦表面形成牢固 材料基体的强度时， 剪切断裂发 的焊结结点时，外力克服不了结 生在软材料的亚表层内，附在硬 点界面上的结合力，也不能使摩 金属表面 的粘着物，在摩擦表面 擦面双方剪 切破坏时，使摩擦 的滑动方向上将软材料的表面 划 副双方没有相对滑动。 伤，形成细而浅的划痕，使摩擦 表面破坏。
载荷很小时，接触面局部应力 很大，接触点发生塑性变形
若表面洁净，原子彼此接触很 近，产生粘着（冷焊）
§2 磨损过程 相对运动产生剪切力，导致粘 着点断裂，发生材料转移或磨屑 4.分类 按工作温度分： 低温粘着磨损（冷焊） 高温粘着磨损（表面摩擦生热 温度升高使相接触的材料直接 焊合） 按粘结点的强度和磨损程度分 a）涂抹：当较软金属的剪切强 度小于界面强度时， 剪切断裂 发生在较软金属的浅表层内， 材料从软金属 表面上脱落，又 粘附(涂敷)在硬金属的表面上。
§2 磨损过程 3、分类 按剥落裂纹的起始位臵及形态 分为： 麻点剥落(点蚀)：深度在0.2mm 以下的小块剥落， 常呈针状或 痘状凹坑，截面呈不对称V形。 深层剥落(表面压碎): 深度和表面 强化层深度相当， 裂纹走向与表 面垂直。
4.接触应力的概念 浅层剥落: 深度0.2~0.4mm，剥 块底部大致和表面平行，裂纹 走向与表面成锐角和垂直。
§2 磨损过程 相应的最大切应力为:
zy 45
o
z y
2
zx 45
o
z x
2
yx 45
o
y x
2
其中τzy45°最大，其值在离表面一 定距离Z=0.786b处达到最大。 (2) 点接触应力 在纯滚动条件下，施加法向应 力后，视两接触物体形状不同， 接触面可能是椭圆或圆。 接触面为椭圆时，如滚珠与轴承 套圈接触，接触应力按半椭圆球 规律分布。
假定磨屑为半球形，直径为d， 任一瞬时有n个粘着点，所有粘 着点尺寸相同，则
d 2 A n 4
§2 磨损过程
n 4F 3 sc d 2
设每一粘着点滑过距离d，则 单位距离内粘着点数为
N n 4F d 3d 3sc
材料的粘着磨损量与所加法向载 荷、摩擦距离成正比；与材料的 硬度或强度成反比，而与接触面 积大 小无关。 大部分粘结点不产生磨屑，即 几率k 值远小于1
第八章 金属磨损和接触疲劳
第八章 金属磨损和接触疲劳 机器运转时机件间因相对运动 产生的摩擦而磨损。 磨损是降低机器和工具效率、 精确度甚至报废的原因，也是造 成金属材料损耗和能源消耗的重 要原因。 摩擦磨损消耗能源的三分之一 到二分之一，大约80%的机件失 效是磨损引起的。 因此，研究磨损规律，提高机 件的耐磨性，对节约能源、减少 材料消耗、延长机件寿命具有重 要意义。 磨损概念 磨损过程 耐磨性及试验方法
设粘着点成为磨屑几率为K， 则单位距离内磨损体积
d 3 V KF KN 12 l 9s c
总的滑动距离lt 内磨损体积
KFlt KFlt V 9 sc H
7.粘着磨损的影响因素 1）材料组织与性能（内因）
§2 磨损过程 （1）点阵结构：体心立方和面 心立方结构的金属发生粘着磨损 的倾向高于密排六方结构。 （2）材料的互溶性：摩擦副材 料的互溶性越大，粘着倾向越大。 （3）组织结构：单晶体的粘着 性大于多晶体；单相金属的粘着 性大于多相合金；固溶体比化合 物粘着倾 向大。材料的晶粒尺 寸越小，粘着磨损量越小。 （4）塑性材料比脆性材料易于粘 着；金属/金属组成的摩擦副比金 属/非金属的摩擦副易于粘着。 2）工作环境（外因） （1）在摩擦速度一定时，粘着 磨损量随接触压力的增大而增 加。一般情况下，应小于硬度 的1/3。
机件表面相接触并作相对运动时， 由于摩擦使摩擦表面逐渐有微小 颗粒分离出来形成磨屑，使表面 材料逐渐损失，导致机件尺寸变 化和质量损失，造成表面损伤的 现象。
§1 磨损的基本概念 磨损是发生在材料表面的局部 3.磨损曲线 变形与断裂，这种变形与断裂是 反复进行的，具有动态特征。一 旦磨屑形成，该过程就转入下一 循环。 在磨损过程中材料还将发生一 系列物理、化学状态的变化。如 4.磨损的基本类型 因表面材料的塑性变形引起的形 变硬化及应力分布的改变；因摩 根据摩擦面损伤和破坏的形式 擦热引起的二次相变淬火、回火 粘着磨损 及回复再结晶等。 磨料磨损 因外部介质产生的吸附和腐蚀 作用等都将影响材料的耐磨性能。 腐蚀磨损 疲劳磨损（接触疲劳）
§2 磨损过程 （2）对经过热处理的钢，其耐 磨性也与硬度成线性关系，但直 线的斜率比纯金属为小。 （3）通过塑性变形虽能使钢材 加工硬化、提高钢的硬度，但不 能改善其抗磨粒磨损的能力。 2)断裂韧性 3)显微组织 (1)钢： M耐磨性好, F因硬度太 低，耐磨性最差 (2)H相同,下贝氏体耐磨性高于 回火马氏体。 (3)钢中碳化物：在软基体中碳 化物数量增加，弥散度增加， 耐磨性也提高；在硬基体上分 布碳化物反而损害材料的耐磨 性。 4)晶粒尺寸：细化晶粒，提高 耐磨性。
（2）在接触压力一定的情况下， 粘着磨损量随滑动速度的增加 而增加，但达到某一极大值后， 又随滑动 速度的增加而减小。 （3）降低表面粗糙度，将增加 抗粘着磨损能力。但粗糙度过 低，反因润滑剂难于储存在摩 擦面内而促进 粘着。
§2 磨损过程 （4）提高温度和滑动速度，粘着 磨损量增加。
（5）良好的润滑状态能显著降低 粘着磨损。
§2 磨损过程 （3）凿削式磨粒磨损：磨粒对 材料表面有高应力冲击式的运 动，从材料表面上凿下较大颗 粒的磨屑，如 挖掘机斗齿、破 碎机锤头等。 3）按材料的相对硬度分 （1）软磨粒磨损：材料硬度与 磨粒硬度之比大于0.8。 （2）硬磨粒磨损：材料硬度与 磨粒硬度之比小于0.8。
2）按磨料所受应力大小 （1）低应力划伤式磨粒磨损：磨 粒作用于表面的应力不超过磨料 的压碎强度，材料表面为轻微划 伤。 （2）高应力碾碎式磨粒磨损：磨 4）按工作环境分 粒与材料表面接触处的最大压应 力大于磨料的压碎强度，磨粒不 （1）普通型磨粒磨损：正常条 断被碾 碎，如球磨机衬板与磨球 件下 等。
当作用在一个凸出部分上的力 F除以凸出部分在水平面上投影 1966年Rabinowicz以两体磨粒磨 接触面积等于软材料的压缩屈服 强度时，磨粒的压入就会停止 损为例，估算切削磨损量
§2 磨损过程
F 3 sc r 2
磨粒切削下来的材料体积
V r 2ltg
V
KFltg 3 sc
二、磨粒磨损 (Abrasive Wear)
（1）两体磨粒磨损：磨料直接 作用于被磨材料的表面，磨粒、 材料表面各为一物体，如挫削 过程。
1.概念:
摩擦副的一方表面存在坚硬的细微 凸起或在接触面向存在硬质粒子 (从外界进入或从表面剥落)时产生 的磨损。 2.分类: 1)按接触条件或磨损表面数量分
（2）三体磨粒磨损：磨粒介 于两材料表面之间。磨粒为一 物体，两材料为两物体，磨粒 可以在两表面 间滑动，也可以 滚动，如抛光过程。
最大剪应力τmax 发生在离表面 一定距离Z=0.786b处。 球与球或球与平面接触时， 接触面为圆形。 球与平面接触时，最大剪应力 发生在Z=0.786b处。 球与球接触时，最大剪应力发 生在Z=0.5b处。
§2 磨损过程 对于滚动加滑动条件下： 滑动产生的切向摩擦力与接触应 力场叠加，摩擦力和τzy45°叠加 的最大综合切应力的最大值从 z=0.786b处向表面移动，当摩擦 系数大于0.1时，将移动到表面。 因滚动接触应力为交变应力， 因而对接触面上某一位臵，其亚 表层受0~τmax 重复循环应力作用， 应力半幅为0.5τmax ，即为 (0.15~0.16) σmax 。 在交变剪应力的影响下，裂纹 容易在最大剪应力处成核，并扩 展到表面而产生剥落，在零件表 面形成 针状或豆状凹坑，造成 疲劳磨损。 5.疲劳磨损机理
提高耐磨性的措施
第七章 金属磨损和接触疲劳
§1 磨损的基本概念
一、摩擦 两个相互接触的物体在外力作用 下发生相对运动或具有相对运动 趋势，接触面上具有阻止相对运 动或相对运动趋势的作用，这种 现象称为摩擦 2.磨屑形成 摩擦力同接触法向压力及摩擦系 磨屑的形成是材料发生变形和断 数成正比。 裂的结果。 F＝μ· p 静强度的基本理论也基本适用 于磨损过程分析。 二、磨损 1.定义
§2 磨损过程 （2）腐蚀磨粒磨损：腐蚀介质中 （3）高温磨粒磨损：高温下 3.磨粒磨损的过程与机理 磨粒对摩擦表面产生的微切削作 用、塑性变形、疲劳破坏或脆性 断裂产生的，或是它们综合作用 的结果。 4.特征 摩擦面上有擦伤或因明显犁皱形 成的沟槽 5.磨损量的计算 磨粒磨损中的颗粒为圆锥体 被磨材料为不产生任何变形的 刚体 磨损过程为滑动过程
Hale Waihona Puke §2 磨损过程 2、特征 (3)磨粒形状 尖锐磨粒造成的磨损量高于同样 宏观形态特征是：接触表面出现 条件下的多角型和圆型磨粒产生 许多痘状、贝壳状或不规则形状 的磨损量 的凹坑(麻坑)，有的凹坑较深， 底部有疲劳裂纹扩展线的痕迹。 三、接触疲劳
1、现象 接触疲劳是两接触材料作滚动或 滚动加滑动摩擦时，交变接触压 应力长期作用使材料表面疲劳损 伤，局部区域出现小片或小块状 材料剥落，而使材料磨损的现象， 故又称表面疲劳磨损或麻点磨损。