边界摩擦和润滑化学作用
摩擦、磨损和润滑
摩擦、磨损和润滑§1 摩擦在一定的压力下，表面间摩擦阻力的大小与两表面间的摩擦状态有密切关系，不同摩擦状态下，产生摩擦的物理机理是不同的。
一、摩擦状态按摩擦状态，即表面接触情况和油膜厚度，可以将滑动摩擦分为四大类，干摩擦、边界摩擦（润滑）、液体摩擦（润滑）和混合摩擦（润滑），如图所示。
1.干摩擦两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯净金属接触时的摩擦，称为干摩擦。
在工程实际中没有真正的干摩擦，因为暴露在大气中的任何零件的表面，不仅会因氧气而形成氧化膜，且或多或少也会被润滑油所湿润或受到"污染"，这时，其摩擦系数将显著降低。
在机械设计中，通常把不出现显著润滑的摩擦，当作干摩擦处理。
2.边界摩擦两摩擦表面各附有一层极薄的边界膜，两表面仍是凸峰接触的摩擦状态称为边界摩擦。
与干摩擦相比，摩擦状态有很大改善，其摩擦和磨损程度取决于边界膜的性质、材料表面机械性能和表面形貌。
3.液体摩擦两摩擦表面完全被液体层隔开、表面凸峰不直接接触的摩擦。
此种润滑状态亦称液体润滑，摩擦是在液体内部的分子之间进行，故摩擦系数极小。
这时的摩擦规律已有了根本的变化，与干摩擦完全不同。
关于液体摩擦（液体润滑）的问题，将在滑动轴承中进一步讨论。
4.混合摩擦两表面间同时存在干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的状态称为混合摩擦。
二、干摩擦理论干摩擦理论主要有：（1）机械理论认为摩擦力是两表面凸峰的机械啮合力的总和，因而可解释为什么表面愈粗糙，摩擦力愈大；（2）和表面分子相互吸引分子-机械理论认为摩擦力是由表面凸峰间的机械啮合力F1两部分组成，因而这一理论可解释为什么当接触表面光滑时，摩擦力也会力F2很大。
但上述两种理论不能解释能量是如何被消耗的；（3）粘着理论；（4）能量理论等。
a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切a) 结点b) 界面剪切c) 软金属剪切大量的试验表明，工程表面的实际接触面积约为名义接触面积的10-2～10-3，这样接触区压力很高，使材料发生塑性变形，表面污染膜遭到破坏，从而使基体金属发生粘着现象，形成冷焊结点（如图a 所示）。
金属压力加工中的摩擦与润滑
金属压力加工中的摩擦与润滑摘要：摩擦与加工作为金属压力加工中的重要组成因素，有着不可忽视的地位，想在金属压力加工中使金属制造的企业效能有所突出，就必须充分重视金属压力加工中的摩擦与润滑。
本文从金属压力加工中摩擦与润滑的作用机制着手，逐一对金属压力加工中摩擦和润滑的影响因素或者重点特征进行简要浅析，意在突出金属压力加工中摩擦与润滑的特殊作用，希望能在理论方面提供一些参考价值。
关键词：金属压力加工；摩擦和润滑；现代金属冶炼技术一、在金属压力加工中摩擦与润滑的作用机理（一）金属压力加工中摩擦的作用机理在金属压力加工产业的过程当中，摩擦主要以干摩擦、边界摩擦、液体摩擦这三种形式的方式存在。
除此之外，半干摩擦和半液体摩擦这两种和类型的摩擦又是比较特殊的存在。
在金属压力加工的过程当中，外部力量的推动作用让金属材质的晶体随着一定移动方向在晶体间滑移面上发生了滑移，就是这一个个的推动滑移在多个单位条作用的过程中，产生了宏观意义上的金属变形，也是我们常说的金属压力加工的由来。
这个金属压力加工过程中的补偿流动剪切力就是我们常说的金属压力加工的摩擦，也称金属压力加工的摩擦力。
而金属压力加工的摩擦力又由摩擦接触面积以及剪切强度极限这两方面的因素构成。
（二）金属压力加工中润滑的作用机理在金属压力加工中，摩擦力并不是百利而无一害，为了减轻部分元件的摩擦力，就与之相对的又有了一个名词——润滑。
即在金属压力加工的过程中，假如工具与元件之间的间隙位置上有润滑剂的附着，那么相应的润滑剂就会承受来自金属压力加工过程中的一部分接触负荷，我们也将这种作用称之为摩擦应力。
提到润滑，就不得不先讲一讲金属压力加工中工具与元件之间的接触率。
参与金属压力加工的用具表面常情况下会覆盖着一层氧化膜，除此之外，还会有一些因为物理作用或者化学作用而吸附来的水蒸气或者有机物质。
正是因为金属表层与化学作用形成在边界的起到润滑作用的薄膜的存在，才使得金属压力加工中工具与元件之间的接触率变小，相应的两者之间实际接触的摩擦也会有所减少。
浅谈金属压力加工中的摩擦与润滑
浅谈金属压力加工中的摩擦与润滑摘要：在金属压力加工过程之中，摩擦和润滑无疑是其中不可忽视的工艺因素。
变形金属与变形工具之间的摩擦力，绝大部分情况下，都是有害的摩擦力，仅有如轧辊咬入金属这种极少数的情况下的摩擦力，才会对金属压力加工过程产生促进作用。
为此，在金属压力加工过程中，润滑剂的使用就变得十分重要。
本文结合笔者实际工作经验，简要分析了金属压力加工过程中的摩擦与润滑，以期能为相关工作者提供一定参考。
关键词：金属压力加工；摩擦；润滑1摩擦和润滑的机理摩擦于金属压力加工中，主要分为如下几种类型：吸附摩擦、液体摩擦、干摩擦，以及另外两种混合摩擦，半液体摩擦与半干摩擦。
在压力加工过程中，金属工件的晶体在外力的作用之下，沿着滑移方向于晶间的滑移面上出现滑移。
宏观的金属塑性变形，在数个滑移单元一同协调作用时，就会产生。
因此，实质上塑性变形，就是表层金属的剪切流动变形过程。
为此，金属压力加工中摩擦力，就是克服流动剪切力。
若是在金属压力加工过程中，将润滑剂加入到工件和工具之间的空隙处，则能够一定程度啥还给你减少接触载荷，使得摩擦应力能维持在一个较低的状态。
通常工具表面都覆盖有一层氧化膜，同时还或多或少存有一些因为化学和物理作用而吸附的有机物质与水蒸气。
正是由于有着化学吸附和金属表面所形成的边界润滑膜，实际接触部分的摩擦力不会很大。
虽然，润滑剂分子和金属表面互相吸引，会形成定向排列的分子棚，层间剪切阻力也比较小。
但工件和模具间的界面，难以出现平直光滑这一理想的状态，因而，较易破坏吸附层表面，形成半干摩擦。
金属和润滑剂之间的分子作用力，决定了润滑剂吸附层内分子的定向排列。
分子的定向排列明显增强，则润滑剂之中有着表面活性分子式，为此，在非极性介质中加入带有表面活性的物质，会使润滑的效果得以很大改善。
2金属压力加工中摩擦的特点和影响因素2.1摩擦的特点（1）压力高且接触面积大。
金属压力加工过程中的单位压力，通常是500兆帕。
边界摩擦和润滑化学作用
二. 流体润滑和弹性流体 润滑 三. 油性添加剂在半流体 润滑中的减摩作用 四. 抗磨和极压添加剂对 边界和极压润滑的作用 五. 润滑剂对几种机械失 效形式的影响
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一、摩擦与润滑
1、基本概念 • 摩擦（ friction）－两个物体表面相互接触并做 相对运动时的受阻现象叫做摩擦。 • 摩擦力－摩擦时产生的阻力称为摩擦力。 • 摩擦系数－表现这种摩擦力的因数称为摩擦系数。 （机械负载大时摩擦系数也大，负载小时摩擦系 数也小） • 磨损（wear）－由于摩擦而产生的固体摩擦面失 重或损伤，称为磨损。 所以，摩擦是动力能源损失的重要原因。
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固体润滑添加剂作用机理：
• 将纳米技术应用于润滑领域，使 固体润滑添加剂的颗粒达到纳米 级，是解决现有添加剂存在问题 的一个有效的方法。 • (1)纳米材料粉末近似为球形，它 们起类似“微型球轴承” 的作用， 从而提高了摩擦副表面的润滑性 能(如图3a） 。 • (2)在重载和高温条件下，两摩擦 表面间的颗粒被压平，形成一滑 动系，降低了摩擦和磨损。 图3 纳米材料润滑作用模型
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（3）氯系极压剂
• 主要品种：含氯29～72％的氯化石蜡等。 • 性能特点：反应活性较高，摩擦系数较小，在极 压条件下可起润滑作用。但遇水即分解HCl，引 起金属腐蚀。 • 作用机理： • ① 有机氯化合物在摩擦下，在金属表面与铁反应 形成氯化亚铁保护膜（层状结构） →而达到减摩 抗磨的作用。 • 而且， 前述各种抗磨极压剂的载荷能力排序如下： 氯系<磷系<硫系
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2、边界膜分类
物理吸附膜
化学吸附膜 边界膜
化学反应膜
沉积膜 固体润滑剂膜
牺牲型化学反应膜
各种润滑状态的基本特征
各种润滑状态的基本特征【摘要】润滑状态在机械运行中起着至关重要的作用。
干摩擦状态是指在没有润滑油膜的情况下，摩擦产生的状态，表现为摩擦力大，易产生磨损。
润滑状态是指润滑油膜完全覆盖在摩擦表面，减少摩擦力和磨损。
边界润滑状态是指在摩擦接触表面上只有很薄的润滑膜，摩擦和磨损较大。
混合润滑状态是指在滑动摩擦过程中，润滑膜和摩擦表面均参与摩擦。
较大黏滞摩擦状态是指在高速、高温下，黏滞性润滑油的重要作用。
不同的润滑状态具有各自独特的特征，了解并正确应用润滑状态对于机械设备的正常运行至关重要。
【关键词】润滑状态、干摩擦、边界润滑、混合润滑、黏滞摩擦、重要性、基本特征、总结。
1. 引言1.1 润滑状态的重要性润滑状态在机械工程中起着非常重要的作用。
润滑的基本作用是减少摩擦和磨损，从而延长机械设备的使用寿命，提高运行效率。
在机械运转的过程中，由于摩擦而产生的热量会导致设备的部件温度升高，从而影响设备的性能和寿命。
润滑状态的选择对于设备的寿命和性能至关重要。
干摩擦状态是指在没有任何润滑剂的条件下，摩擦表面直接接触导致的摩擦状态。
这种情况下，摩擦表面之间会产生较大的摩擦力，容易导致磨损和热损失，从而降低设备的效率和寿命。
边界润滑状态是指在摩擦表面通过少量的润滑剂形成局部的润滑膜，减少摩擦和磨损。
这种状态下，摩擦表面之间的直接接触减少，摩擦力和磨损也相应减小。
2. 正文2.1 干摩擦状态的基本特征干摩擦状态是指在两个表面直接接触时，没有润滑剂的情况下产生的摩擦状态。
其基本特征包括以下几点：1. 高摩擦力：在干摩擦状态下，由于缺乏润滑剂的作用，表面之间的摩擦力会显著增加。
这会导致摩擦表面的磨损加剧，增加动力学上的能量损耗。
2. 高温度：干摩擦状态下的摩擦会产生大量的热量，导致摩擦表面的温度升高。
高温度会对材料的性能造成不利影响，加剧表面的磨损和疲劳。
3. 表面磨损：由于干摩擦状态下的摩擦力较大，表面会发生磨损，产生磨粒和磨损颗粒。
边界摩擦
• 集中供油装置 a) 简单的少数点位集中供油 b) 设备中心、车间及工厂级集中供油 泵站+(稳压+冷却)+过滤+分配器+工位润滑
手动润滑泵
电动润滑泵
§4—4 流体润滑简介
1、流体动力润滑
液体动力润滑 、气体动力润滑
两个作相对运动物体的摩擦表面，借助于相对速度而产生 的粘性流体膜而完全隔开，而由流体膜产生的压力来平衡 外载荷，称为流体动力润滑。
在载荷的作用下，边界膜互相接触，
横向剪切力比较弱，这种摩擦状态称
为边界摩擦。
边界膜
ｆ＝0.01～0.1
物理吸附膜如图 常温、轻载、低速
化学吸附膜
中等载荷、速度和温度
化学反应膜
重载、高速和高温
(a)
边界膜强度:合理选择润滑副材料和 润滑剂,降低表面粗糙度值,润滑剂中
加油性和极压添加剂
(b)
判断摩擦状态：
类（L） 品种（AN）数字（46)
注:
内燃机油和齿轮油是按100摄氏度运动粘度 划分的，其它润滑油是按40摄氏度的划分 的
四、固体润滑剂
•用途：真空、辐射、重载等恶劣环境； •种类：MoS2，PTFE，石墨，氟化石墨， WS2、
纳米材料 •应用方法：涂镀，沉积，粘贴，嵌入，添加剂
五、添加剂
API质量等级分类，
汽油机油分为SA、SB、SC、SD、SE、 SF、SG
柴油机油分为：CA、CB、CD、CE、CF 加W的是冬季油，不加的是夏季油
例如:
5W/30是冬夏通用油 5—牌号（运动粘度 ） 5W/30 意思代表既能满足冬季用5号油，又 能满足夏季30号油的场合的多级油
机械设计----摩擦
第三章 磨擦、磨损及润滑（一）教学要求掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程和机理及润滑的类型及润滑剂类型。
（二）教学的重点与难点摩擦副基本性质和典型磨损过程（三）教学内容§3—1 摩擦摩擦——两接触的物体在接触表面间相对滑动或有一趋势时产生阻碍其发生相对滑动的切向阻力，——这种现角叫磨擦磨损——由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移，即形成磨损。
使零件的表面形状与尺寸遭到缓慢而连续破坏→精度、可靠性↓效率↓直至破坏润滑——减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。
摩擦学（Tribology ）——包含力学、流变学、表面物理、表面化学及材料学、工程热物理学等学科，是一门边缘和交叉学科。
摩擦 内摩擦——发生在物质内部外摩擦——两个相互接触表面之间的摩擦接运动状态——摩擦 静摩擦——仅有相对滑动趋势时的摩擦动摩擦本节只讨论金属摩擦副的滑动摩擦根据摩擦面间存在润滑剂的状况，干摩擦 ——最不利滑动摩擦 边界摩擦（边界润滑） ——最低要求流体摩擦（流体润滑） ——如图3-1所示混合摩擦（混合润滑） ——最理想各种状态下的摩擦系数见表3-1，图3-2为摩擦特性曲线p v f /ηλ=-的关系。
一、干摩擦——两摩擦表面直接接触，不加入任何润滑剂的摩擦而实际上，即使很洁净的表面上也存在脏污膜和的氧化膜，∴实际f 比在真空中测定值小很多。
摩擦理论：①库仑公式 n f fF F =（n F —法向力）——至今沿用机理：②机械摩擦理论→认为两个粗糙表面接触时，接触点相互啮合，摩擦力为啮合点问切向阻力的总和，表面越粗糙，摩擦力就越大。
但不能解释光滑表面间的摩擦现象——表面愈光滑、接触面越大，f F 越大，且与滑动速度V 有关。
③新理论：分子—机械理论、能量理论、粘着理论—常用简单粘着理论：如图3-3所示，摩擦副真实接触面积Ar 只有表现接触面积A 的百分之一和万分之一，)10000~100/(A Ar =，∴接触面上压力很大，很容易达到材料的压缩屈服极限sy σ→产生塑性流动→接触面↑，∴n F ↑应力并不升高 ∴sy nF Ar σ= （3-1）接触点塑性变形后→脏污膜遭破坏，容易使基本金属产生粘着现象→产生冷焊结点→滑动时，先将结点切开，设结点的剪切强度极限为B τ，则摩擦力为B sy nB r f F A F τστ== （3-2） ∴金属摩擦系数syB n fF F f στ== （3-3） B τ 两接触金属中较软者的剪切强度——剪切发生在软金属站界面的剪切强度极限B f f B ττττ<<=,（脏污表面）——剪切发生在结点金属上 sy σ——较硬的基本材料的压缩屈服极限∵大多数金属sy B στ/很相近，∴f 很相近∴降低摩擦系数的措施：在硬金属基体表面涂覆一层极薄的软金属（使）sy σ取决于基体材料，B τ取决于软金属。
边界润滑过程中摩擦化学反应机理的研究进展
摩 擦 化 学是 摩 擦 学 的 一 个 重 要 分 支 ， 化 学 是 与摩 擦 学 的 一个 交 叉 学 科 ， 主要 研 究 相 对 运 动 中
自身 的工 作需 要 ， 择 其 中具 有 代 表 性 的 文献 进 行 选 了整理 ， 希望 可 以 为今 后 添 加剂 的研 发 工 作 提供 方
润
滑
油
２１年第２卷 ０１ ６
轮、 凸轮 、 蜗杆 和活 塞环等 部件 的工作 环境 。 边 界润 滑 状 态 下 摩 擦 表 面 之 间 的 凹 凸处 发 生
碰撞 ， 根据 负 荷 和 材 料 性 质 的 不 同 ， 面 会 发 生 局 表 部 弹性 形 变 和 塑 性 形 变 ， 刻 条 件 下 还 会 发 生 断 苛 裂 。随之 发 生能 量 释放 如 机械 能 和 热 ， 造成 接 触 点
（） ３ 摩擦化学反应 的产物对于摩擦过程 中润滑 效果起到了举足轻重的作用 ； （） ４ 基础油 的黏度对于摩擦磨损的影响很小 ； （） ５ 一般 发生在 低 速 高 负荷 的工 况 ， 轴承 、 如 齿
具体来说 ， 摩擦化学重点是对 添加剂在摩擦过 程中的作用机理进行研究 ， 这对于提高添加剂开发
氧化时间／ ｎ ｍｉ
图 ３ ２ ５ 下 不 同金 属 对 酯类 基 础 油 的 氧化 催 化 作 用 ２℃
似 ； ２是 ＳＣ表 面 有 效 的 润 滑 膜 。 因 为 ＳＣ 比 图 ｉ ｉ
ＳＮ 的脆 度 要 大 ， 要 形 成 更 厚 的润 滑 膜 才 能 起 ｉ 需 到 降 低 摩 擦 的作 用 。
剂 的发 展 趋 势 对 今 后 摩 擦 化 学 的 热 点 问 题进 行 了 总结 和展 望 。
关键词 ： 摩擦化 学 ； 边界润滑 ； 添加剂 ； 摩擦化 学反应
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（3）氯系极压剂
• 主要品种：含氯29～72％的氯化石蜡等。 • 性能特点：反应活性较高，摩擦系数较小，在极 压条件下可起润滑作用。但遇水即分解HCl，引 起金属腐蚀。 • 作用机理： • ① 有机氯化合物在摩擦下，在金属表面与铁反应 形成氯化亚铁保护膜（层状结构） →而达到减摩 抗磨的作用。 • 而且， 前述各种抗磨极压剂的载荷能力排序如下： 氯系<磷系<硫系
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固体润滑添加剂作用机理：
• 将纳米技术应用于润滑领域，使 固体润滑添加剂的颗粒达到纳米 级，是解决现有添加剂存在问题 的一个有效的方法。 • (1)纳米材料粉末近似为球形，它 们起类似“微型球轴承” 的作用， 从而提高了摩擦副表面的润滑性 能(如图3a） 。 • (2)在重载和高温条件下，两摩擦 表面间的颗粒被压平，形成一滑 动系，降低了摩擦和磨损。 图3 纳米材料润滑作用模型
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（6）纳米固体型抗磨极压剂－研究热点和发展方向
• 主要品种：一类是具有层状结构的物质，
如石墨、二 硫化钼和氮化硼等 另一类是以胶体硼酸盐、聚四氟乙烯和稀 土化合物。第三类是软金属如铅、铜等。
• 性能特点：固体润滑添加剂有着优良的抗
磨减摩性能，同时较好地解决了有机化合 物添加剂的环保和腐蚀问题，但在使用过 程中的一个最大困难就是它们在润滑油中 的分散稳定性。
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（2）磷系抗磨极压剂
• 主要品种：磷酸酯（二苯基磷酸酯）、亚磷酸酯、 次膦酸酯、氨基磷酸盐、磷酸酯胺盐等。 • 性能特点：吸附能力强，反应活性高，抗擦伤性 能和抗烧结作用大。但也可能引起腐蚀反应。 • 作用机理：① 有机磷化合物先吸附在金属表面上 →② 在摩擦下，分解和水解 →③ 摩擦反应形成 无机亚磷酸铁保护膜 →而达到抗磨损的作用。 • 而且， 各种磷系抗磨极压剂的性能排序如下： • 次膦酸酯<磷酸酯<氨基磷酸盐<磷酸酯胺盐
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2、边界膜分类
物理吸附膜
化学吸附膜 边界膜
化学反应膜
沉积膜 固体润滑剂膜
牺牲型化学反应膜
非牺牲型化学反应膜
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3、摩擦化学反应
• 摩擦化学反应－是在机械作用下润滑剂与 金属表面进行的化学反应。也是机械化学 反应之一。 •摩擦表面形貌与结构； 影响 因素 •摩擦表面的化学组成； •润滑剂（添加剂）；
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固体润滑添加剂作用机理：
• (3)摩擦过程中纳米粒子能填平摩擦表面 凹处甚至陷入基体中，并可及时填补损 伤部位，具有自修复功能，使摩擦表面 始终处于较为平整的状态(如图3b） • (4)纳米材料粉末通过摩擦过程中的摩擦 化学作用在磨斑表面形成沉积膜，或者 通过元素扩散作用渗透入表面层形成强 化层提高了表面的耐磨性。
则，一般当 λ >2~3， 为流体润滑或弹性流体润滑 1< λ < 2~3，为混合流体润滑 λ < 1， 为边界润滑
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三、 油性添加剂在混合流体润滑中的 减摩作用
1、混合流体（ML）润滑 当P↗, 则 h↘, λ ↘。 当 λ＝0.8~3之间，粗糙面的微凸体 之尖峰之间发生相互碰撞，摩擦系数f突然 升高，此间润滑称为混合润滑或半流体润 滑状态，它是流体润滑和边界润滑的过渡 阶段。
•摩擦条件等。 注意：化学吸附的反应基本上与摩擦没有什么关系。
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4、抗磨极压剂的种类及其作用
• 润滑剂（或抗磨极压剂）在减少摩擦降低磨损 的过程中，基本上是借助于在固体表面形成边 界膜来起作用的。 硫系极压剂 磷系抗磨极压剂 氯系极压剂 有机金属抗磨极压剂 胶体型抗磨剂 纳米固体型抗磨极压剂
抗磨极 压剂的 种类
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（1）硫系极压剂（含S－S键）
• 品种：烯烃多硫化物（硫化异丁烯）、硫化鲸鱼 油、硫化油脂、二苄基二硫、烷基多硫化物等。 • 特点：基础油耐荷提高较大。臭味，易腐蚀铜。 • 作用机理： ① 有机硫化物先吸附在金属表面上 →② 在摩擦下，油膜破裂，S－S键断裂 →③ 摩 擦反应生成具有承载能力的软质固体（金属硫化 物薄膜） →而达到抗磨损的作用。 • 而且, S－S键易断裂者－抗磨损效果也越大 直链且碳链越长的－抗磨损效果越大 碳链越短的－载荷能力也有越大的趋势
返回
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（5）胶体型硼酸盐－一种新型的抗磨极压剂
• 主要品种：碱金属（K、Na）的水合偏硼酸盐、 碱金属（K、Na）硼酸盐等。 • 性能特点：优良的载荷性能，良好的抗磨性、 高的热稳定性、节能（在低粘度油中也有好的 抗极压能力）和低毒等。但水解稳定性较差。 • 作用机理： • ① 在载荷下，摩擦和压力产生的热量把胶体型 硼酸盐晶粒局部或全部熔化→② 形成十分粘而 滑的半流体 →③ 即在金属表面形成一层非腐蚀 性的微粒润滑层保护膜（沉积膜）→而达到减 摩抗磨和承载能力较高的作用。 返回
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（4）有机金属抗磨极压剂
• 主要品种：烷基酸铅、二硫代磷酸锌（ZDDP）、 二硫代氨基甲酸钼、锑盐等。 • 性能特点：优良的载荷性能，同时具有抗氧、抗腐、 抗磨作用，较好的热稳定性，且低毒、价廉；应用 广，综合性能较好。 • 作用机理（较复杂）： • ① 有机金属抗磨极压剂先吸附在金属表面上 →② 在摩擦下，发生热分解 →③ 摩擦反应形成磷酸铁、 硫化铁或铅盐等保护膜 →而达到抗磨损的作用。
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2、润滑的分类
润滑
根据润滑剂 在摩擦表面 所起的作用 及摩擦零件 的工作条件
流体润滑（HL） 弹性流体润滑（EHL） 边界润滑（BL） 混合润滑（ML）
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二. 流体润滑和弹性流体润滑
1、摩擦系数和润滑剂粘度压力的关系 Stribeck 通过对轴颈轴承的研究，建立了著名的关于润滑剂粘度、 滑动速度、负荷与摩擦系数的关系曲线，见下图1。 图1中可知 ，在流体润 滑状态下， 当负荷P增 大时, η· n/P 下降，摩擦 系数f下降。
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五. 润滑剂对几种机械失效形式的影响
主要机械 失效形式
磨损 胶合（Scuffing） 疲劳点蚀
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一. 摩擦与润滑
边界条件下的摩擦 和润滑化学作用
二. 流体润滑和弹性流体 润滑 三. 油性添加剂在半流体 润滑中的减摩作用 四. 抗磨和极压添加剂对 边界和极压润滑的作用 五. 润滑剂对几种机械失 效形式的影响
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一、摩擦与润滑
1、基本概念 • 摩擦（ friction）－两个物体表面相互接触并做 相对运动时的受阻现象叫做摩擦。 • 摩擦力－摩擦时产生的阻力称为摩擦力。 • 摩擦系数－表现这种摩擦力的因数称为摩擦系数。 （机械负载大时摩擦系数也大，负载小时摩擦系 数也小） • 磨损（wear）－由于摩擦而产生的固体摩擦面失 重或损伤，称为磨损。 所以，摩擦是动力能源损失的重要原因。
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• 润滑是减小摩擦、降低磨损的有效途径。 • 润滑剂－凡是具有能减少两个固体表面摩擦性 质的材料。 • 润滑剂使用的目的： 一是减少摩擦、防止擦伤、咬粘和减少磨损； 二是要求能降低动力消耗和提高机械效率。 • 润滑剂粘度－是指在外力作用下，液体润滑剂 分子发生相对运动时，分子间相互吸引、碰撞 和阻碍而产生的“内摩擦剂溶解性和吸附性的关系
图2 添加剂溶解性和吸附性的关系
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（4）吸附和表面反应
物理吸附－由分子间的作用力产生的 吸附。
主要特点：吸附能较小；
吸附
随温度的升高吸附量减少 可用有机溶剂清洗脱附。
化学吸附－由吸附表面和被吸附分子间发生化 学反应的吸附。（表面反应）
主要特点：吸附能较大；
随温度上升化学吸附量剧烈地进行； 有时可能对金属表面会产生腐蚀作用。
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四、 抗磨和极压添加剂对边界和极压润滑的作用
• 边界润滑－当负荷增加到一定程度，连续的油膜被金属 表面的凸峰破坏，局部产生金属表面之间的直接接触， 这种润滑状态称为边界润滑。 • 极压润滑－在苛刻的边界条件下的润滑状态。 • 抗磨剂（Anti-wear Additives）－在中等负荷的边界 润滑条件下，一些能被吸附在金属表面或与金属表面反 应生成吸附膜或反应膜，能够有效地防止金属间的直接 接触而减少摩擦和磨损的材料。 • 极压剂（E.P Additives ）－在高负载的极压条件下， 能与金属表面反应生成保护润滑膜的材料。（通常，两 者有时难以区分，国外统称载荷添加剂）
0.15
(f)
混 合 流 体
0.001
(η· n/P)
图1 摩擦系数和润滑剂粘度压力的关系
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2、油膜厚度（h）
其中两摩擦面油膜厚度： h ~10-9 m 属于（BL） h ~ 10-8～ 10-5 m 属于（ML）或（EHL） h > 10-5 m 属于（HL）
h
3、膜厚比（λ）
即最小油膜厚度(h。)和摩擦表面粗糙度(σ)之比值。
2、油性添加剂（Oilness Additives）
（1）油性添加剂－指是一些长链 的表面活性剂化合物，当在混合流体润 滑状态下加到润滑油(剂) 中，以降低摩 擦阻力。 常用的：高级脂肪酸及其碱金属 皂或酯、硫化油脂、卤化油脂、有机胺 类、酸性磷酸酯、聚氧烯化二醇等。
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（2）作用机理： 分子中的极性基团牢固地吸附在金属表面 上，形成物理吸附或化学吸附润滑膜，使摩 擦表面隔开，而达到降低摩擦阻力的目的。 通常，只能在负荷不大，润滑速度和温度不 高的混合润滑条件下有效。 油性剂的效果取决于: 吸附膜的种类－（物理吸附或化学吸附） 吸附活性－（高） 吸附能－（大） 吸附浓度－（足够） 溶解度－（适中）