摩擦与磨损全课件第4章-磨损2.ppt

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1、摩擦与磨损第四章磨损（2）10/2/20211/38磨料磨损的机理包括三方面：①机件材料的磨损机理；②磨料本身的磨损机理；③材料与磨料的相互作用。机件材料大部分是金属，因此，大多数磨料磨损机理是针对金属而言的。磨料与摩擦表面材料的相互作用是十分复杂的。不但与材料的性质有关，也与接触的运动形式、接触应力有关。因此，材料磨料磨损的机理都是对复杂磨损过程的简化。10/2/20212几种假说①微量切削为主的假说；②疲劳破坏为主的假说；③压痕破坏为主的假说；④断裂起主要作用的假说。前三种假说主要是针对韧性材料的，其机理是塑性变形起主要作用，并控制磨损过程的磨

2、损速率；第四种假说主要是针对脆性材料，其机理是具有有限塑性变形的断裂起主要作用，并控制磨损过程的磨损速率。10/2/202131.微量切削为主的假说该假说以M.M.赫鲁晓夫为代表。认为当塑性金属同固定磨粒摩擦时，在金属表面层内发生两个过程：①塑性挤压，犁沟擦痕；②切削金属，形成磨屑。在摩擦过程中，大部分磨料在金属表面上只留下两侧凸起的擦痕；小部分磨料，也就是那些棱面在有利位置的磨料将切削金属，形成磨屑。磨屑的形成主要是由于切削磨料的作用，非切削磨料只形成两侧凸起的擦痕。大多数磨屑呈螺旋状、环状、弯曲状，与切削加工切屑的形状极相似，说明这种假说的正确

3、性。10/2/202142.疲劳破坏为主的假说该假说以克拉盖里斯基为代表。认为：金属同磨料摩擦时，主要的磨损原因并不是由磨料切下切屑，而是金属的同一显微体积多次塑性变形，发生疲劳破坏，小颗粒从表层上脱落，但并不排除同时存在磨料直接切下金属的过程。10/2/202153.压痕破坏为主的假说(擦痕假说)当抛光的金属面紧贴于砂纸上时，个别磨料压入表面，移动试件时，压入试件的磨料就犁耕金属表面，形成沟槽，使金属表面受到严重的塑性变形。擦痕两侧的金属已经受到破坏，其他磨料很容易在载荷的作用下压入材料的表面，并在表面上滑动。形成弹性变形和塑性变形。10/2/2

4、02164.断裂起主要作用的假说当磨料压入和擦划金属表面时，压痕处的金属要产生变形。磨料压入深度达到临界深度时，伴随压入而产生的拉伸应力足以使裂纹产生。裂纹包括垂直于表面的中间裂纹和从压痕的底部向表面扩展的横向裂纹。在这种压入条件下，当横向裂纹相交或扩展到表面时，材料微粒便发生脱落，形成磨屑。10/2/20217图4-12磨料磨损简化模型4.3.2磨料磨损简化模型计算根据微观切削机理，即拉宾诺维奇(Rabinowicz)模型:假定单颗磨粒形状为圆锥体，半角为θ，载荷为W，压入深度h，滑动距离为L，硬度为H。10/2/20218式中：H为材料的硬度值

5、；L为移动距离；W为载荷；Ka为磨料磨损系数。Ka与磨料大小、形状、能起切削作用的磨料数量以及磨料移动速度等有关。对于两体磨料磨损，Ka值在210-1-210-2范围内；对于三体磨料磨损，Ka值在10-2-10-3范围。上式是根据简单模型推导的，与实际还有较大差别，但有助于了解磨料磨损的本质和磨料磨损的一般规律。磨损体积：10/2/202194.3.3影响磨料磨损的主要因素1.硬度（材料硬度、磨料硬度）纯金属及未经热处理的钢的抗磨料磨损的耐磨性与它们的硬度成正比，退火状态的工业纯金属及退火钢的相对耐磨性与硬度值之间也呈现正比关系。经过热处理的钢

6、，其耐磨性也随着硬度值增加而增加，但与未经处理的钢相比，增加速度慢。钢中的碳及碳化物形成元素含量越高，则耐磨性也越强。10/2/202110磨料硬度H0与试件硬度H比值的影响当磨料硬度低于试件硬度,即H0＜(0.7-1)H，不产生磨料磨损或产生轻微磨损。当磨料硬度超过试件硬度后，磨损量随磨料硬度而增加。若磨料硬度很高，将产生严重磨损，此时磨损量不再随磨料硬度变化。为了避免磨料磨损，材料硬度应高于磨料硬度，一般当H＞1.3H0时只发生轻微的磨料磨损。10/2/202111图4–13磨料磨损时材料硬度与相对耐磨性10/2/2021122.显微组织的影响

7、(1)基体组织①由铁素体逐步转变为珠光体、贝氏体、马氏体时，耐磨性提高。铁素体硬度太低，耐磨性很差。马氏体与回火马氏体硬度高，耐磨性好。但在相同硬度时，等温转变下的贝氏体的耐磨性要比回火马氏体的好得多。②钢中的残余奥氏体也影响抗磨料磨损能力。在低应力磨损下，残余奥氏体数量较多时，将降低耐磨性；反之，在高应力磨损下，残余奥氏体因能显著加工硬化而改善耐磨性。③珠光体硬度高于铁素体，对磨料擦伤的抵抗作用增大，耐磨性高。片状珠光体组织比粒状珠光体组织有更好的耐磨性，而且随着珠光体层片间的距离减小，耐磨性增加。10/2/202113④马氏体有高的硬度，可以作

8、为许多耐磨合金的基体。马氏体的耐磨性随钢中含碳量的增加而增加，但当碳的质量分数超过1%时，耐磨性下降。同样硬度的板条状马氏