耐磨减摩材料及热处理
耐磨零件的选材与工艺方案举例
耐磨零件的选材与工艺方案举例目前各种汽车零部件,特别是传动、转向系统中普遍需要安装一些结构简单但是需要有较好耐磨性能的垫片等零件。
本文将通过列举方案进行对比的形式分析耐磨垫片的材料选择及热处理、表面处理的工艺。
标签：耐磨热处理材料首先,假设我们需要的是一种垫片。
因为需要与持续旋转的轴或齿轮配合,所以需要垫片表面有一定的硬度,很好的耐磨性能和光洁度。
根据零件的要求,我们列举一下五种选材及热处理的方案:1 方案一低碳钢冲压成型→渗碳处理→表面磨削这里所指的低碳钢主要是st12、Q235、08Al等容易冲压成型的材料,这些材料应用比较普遍,成本低容易采购、强度低、韧性好容易冲压成型。
渗碳是工艺成熟,已经被广泛采用的热处理方法,成本低、容易控制,可以很大程度上提高垫片表面的硬度和耐磨性。
表面经过平磨后,提高了垫片的平面度,保证有很好的配合精度。
但是方案一有其工艺本身难以克服的难点!首先,因为热处理工艺本身的限制,渗碳层的厚度一般单边≥0.5mm.也就是说,如果零件的厚度在1mm以下的话将很容易被渗透。
一旦零件整体被渗透,那零件整体将变得很脆,当受到大的压力或冲击力时会碎裂。
再者,比较薄或小的零件在渗碳的过程中会发生变形。
拿一个垫片为例,如果渗碳过程中垫片变形的话,唯一的办法就是在后续的磨削过程中加大磨削量。
但是这样一来就会导致渗碳层与越磨越薄或者不能保证需要的零件厚度。
这样看来,方案一主要适用于厚度≥2mm的零件的加工。
2 方案二低碳含铝合金钢冲压成型→表面平磨→渗氮处理细心的朋友可能已经注意到,该方案把渗氮处理和表面磨削加工的顺序前后进行了对调。
这主要是因为渗氮处理的两大特点!首先,渗氮是一种钢件的化学处理,可以大大提高零件表面的耐磨性能。
但是,渗氮层的厚度一般只有单边0.1mm 左右。
所以,如果先进行渗氮处理再磨平的话,很容易将薄薄的渗氮层磨掉。
其次,渗氮不同于渗碳,它对零件表面的光洁度影响很小,所以可以把渗氮放到最后一道工序!但是,渗氮处理对低碳钢的要求是最好用低碳含铝合金钢,因为铝和氮的结合效果最好,所以,在各种冲压用低碳钢中08Al的渗氮效果是比较理想的。
热处理对于改善金属材料的耐磨性能的影响
热处理对于改善金属材料的耐磨性能的影响热处理是一种广泛应用于金属材料中的制造工艺，通过加热和冷却的过程，改变金属材料的结构和性能。
其中，热处理对于改善金属材料的耐磨性能起到了重要的作用。
本文将从热处理对金属材料的晶体结构和组织、硬度、耐磨性等方面进行探讨，以展示热处理对于改善金属材料的耐磨性能的影响。
1. 热处理对金属材料晶体结构和组织的影响热处理过程中的加热和冷却会对金属材料的晶体结构和组织产生重大影响。
通过适当的热处理方法，可以改变晶体内的结构和组织排列，从而使金属材料的耐磨性能得到提升。
例如，淬火是一种常用的热处理方法，通过迅速冷却金属材料，使其组织转变为马氏体，从而提高金属材料的硬度和耐磨性。
2. 热处理对金属材料硬度的影响硬度是衡量金属材料耐磨性能的重要指标之一。
热处理可以显著提高金属材料的硬度，进而提升其耐磨性。
通过控制热处理过程中的加热温度、保温时间和冷却速率等参数，可以改变金属材料的晶格结构，增加晶体的密度和结晶度，从而提高金属材料的硬度。
常见的热处理方法包括淬火、回火等，它们能够使金属材料的硬度得到明显提升，从而改善其耐磨性能。
3. 热处理对金属材料耐磨性的影响热处理不仅能够提高金属材料的硬度，还能够改善其耐磨性能。
正常工作环境中，金属材料可能会受到摩擦、冲击和磨损等力量的作用，导致表面磨损或损坏。
通过热处理，可以改善金属材料的耐磨性，减少磨损和损伤的发生。
热处理过程中形成的均匀细小的晶粒和高硬度的组织，能够有效提高金属材料的表面硬度和耐磨性，使其在摩擦、冲击和磨损环境下具有更好的耐久性。
综上所述，热处理对于改善金属材料的耐磨性能具有显著的影响。
通过热处理，可以改变金属材料的晶体结构和组织，提高其硬度和耐磨性，从而提升其整体性能。
因此，在金属材料的制造和应用过程中，热处理是一项重要的工艺手段，能够使金属材料具备更好的耐磨性能，满足不同领域对金属材料性能的要求。
第五章 减摩、耐磨及摩阻材料
b. 体积磨损率 V ：单位滑动距离摩擦表面体积的减少 体积磨损率K 磨损体积V表示磨损率， 表示磨损率 量。用磨损体积 表示磨损率，即：
；单位为m2 单位为
c. 重量磨损率 G ：单位滑动距离上，每单位面积摩擦 重量磨损率K 单位滑动距离上， 表面重量的减少量。用磨损的重量 表示磨损率 重量G表示磨损率， 表面重量的减少量。用磨损的重量 表示磨损率，即： 单位为kg/(m2s2)，式中 a为名义接触面积。 单位为 ，式中A 为名义接触面积。 d. 质量磨损率 m ：单位滑动距离上，每单位面积摩擦 质量磨损率K 单位滑动距离上， 表面质量的减少量。 磨损的质量m表示磨损率 表示磨损率， 表面质量的减少量。用磨损的质量 表示磨损率，
对于以粘着磨损为主的零件 其主要选用原则为： 粘着磨损为主的零件， ④ 对于以粘着磨损为主的零件，其主要选用原则为： a.材料的脆性特征： a.材料的脆性特征： 材料的脆性特征 脆性材料比塑性材料的抗粘着能力高。 脆性材料比塑性材料的抗粘着能力高。塑性材料粘着点的 破坏发生在表层深处，磨损颗粒大。 破坏发生在表层深处，磨损颗粒大。脆性材料粘着点的破 坏主要是剥落，发生在表层浅处，磨损颗粒小。 坏主要是剥落，发生在表层浅处，磨损颗粒小。 b.材料的不互溶性特征 材料的不互溶性特征： b.材料的不互溶性特征： 异种金属或冶金相溶性小的材料摩擦副抗粘着磨损能力较 异种金属或冶金相溶性小的材料摩擦副抗粘着磨损能力较 金属与非金属摩擦副抗粘着磨损能力高于异种金属摩 高。金属与非金属摩擦副抗粘着磨损能力高于异种金属摩 擦副。 擦副。 c.材料的组织不连续特征 材料的组织不连续特征： c.材料的组织不连续特征： 材料的粘着性在很大程度上与金属间的吸附有关。由于多 材料的粘着性在很大程度上与金属间的吸附有关。由于多 相金属(如在金属中添加第三相)的组织不连续， 相金属(如在金属中添加第三相)的组织不连续，相互吸附 力小，有利于控制粘着磨损的发生和扩展，故多相金属比 力小，有利于控制粘着磨损的发生和扩展， 单相金属的抗粘着磨损能力高。 单相金属的抗粘着磨损能力高。
耐磨及减摩材料的摩擦磨损特性的探究..
耐磨耐蚀材料题目：耐磨及减摩材料的摩擦磨损特性探究学院：材料科学与工程学院专业：材料加工工程指导老师：路阳杨效田学生姓名：***学号： ************2104年5月1日耐磨及减摩材料的摩擦磨损特性探究摘要：综述了耐磨及减摩材料的基本性能要求，简单阐述了常见的耐磨及减摩材料的成分、组织与性能等和目前耐磨及减摩材料的新进展及方向。
最后，论述了耐磨及减摩材料在表面工程技术中的应用形式，及耐磨涂层的发展方向。
关键词: 耐磨材料；减摩材料；耐磨涂层0前言众所周知，摩擦磨损特性的探究对国民经济来说，有着非凡的意义。
据统计，全世界大约有2/1-3/1的能源以各种形式消耗在摩擦上。
而摩擦导致的磨损是机械设备零件失效的三大原因之一，大约有80%的损坏零件是由于各种磨损形式引起的[1]。
为了节约能源和材料，解决因磨损带来的损失显得至关重要，随着技术水平的发展，而其解决措施也变得各种各样，而本文主要从最基础的材料的选择上入手，来综述耐磨及减摩材料的摩擦磨损特性的探究现状及发展方向。
1 耐磨材料材料的耐磨性通常是指在一定的工作环境下，摩擦副材料在，摩擦过程中抵抗磨损的能力。
材料的耐磨性不是材料固有的本性，而是材料性质在一定的摩擦规范、表面状态、环境介质、工件结构、材料配对等某种条件下的体现。
因此材料的耐磨性是相对的、有条件的。
耐磨材料的一般性要求有以下几点[2]：1.机械性能方面要有高的抗拉、抗压、抗拉、抗剪切强度；有高的硬度和韧性；有较高的相对延伸率；在摩擦的高温、高压下，机械性能应该稳定。
2.物理、化学性能方面要有良好的导热性，低的热膨胀系数，且各相的线膨胀系数差别要小；合金元素在其内的溶解度要高，分布要均匀；各相间微观电势要小，抗腐蚀性好；各相成分要在较宽的温度、压力范围内保持稳定。
3.金相结构方面金属晶体的滑移系要少；固溶体与强化相要恰当配合；强化相要有高的弥散性，分布要均匀；各相的位向要互相接近。
4.工艺性能方面要有良好的淬透性和机加工性，以及其他必要工艺性能，如铸件的铸造性。
热处理工艺对金属材料的耐磨性能的提升
热处理工艺对金属材料的耐磨性能的提升热处理工艺是一种通过改变金属材料的微观结构来提高其力学性能和耐磨性能的方法。
磨损是金属材料在表面与外界物体摩擦中所产生的一种现象，会造成金属材料表面的损伤和失效。
通过适当的热处理工艺，可以提高金属材料的耐磨性能，延长其使用寿命。
热处理工艺主要包括退火、正火、淬火和回火等步骤。
不同的热处理工艺可以对金属材料的晶体结构和晶界特性进行调控，从而达到提高耐磨性能的目的。
首先，退火是一种通过加热金属材料到一定温度再慢慢冷却的过程。
退火可以消除材料的组织应力和缺陷，提高金属材料的结晶度和内部结构的规则性。
这样的处理可以消除金属材料的组织应力，提高其硬度和耐磨性能。
其次，正火是一种通过将金属材料加热到一定温度后慢慢冷却的过程。
正火可以消除金属材料中的组织应力并改变其晶体结构，从而提高其耐磨性和硬度。
正火还可以增强金属材料的机械性能，并提高其耐磨性能。
淬火是一种通过将金属材料加热到其转变温度以上，然后迅速冷却的工艺。
这种工艺可以使金属材料产生马氏体组织，这种组织具有高硬度和优异的耐磨性能。
淬火可以提高金属材料的耐磨性和强度，同时也会增加其脆性。
最后，回火是一种通过将淬火金属材料加热到适当温度，然后慢慢冷却的工艺。
回火可以消除淬火过程中产生的残余应力，并使金属材料的晶界能量减小，提高其塑性和耐磨性。
回火可以使金属材料具有均匀的晶体结构，并提高其耐磨性和抗腐蚀性。
综上所述，热处理工艺可以通过改变金属材料的微观结构和晶体结构，从而提高其耐磨性能。
不同的热处理工艺可以根据材料的特性和使用要求来选择，以获得最佳的耐磨性能。
热处理工艺不仅可以提高金属材料的耐磨性能，还可以改善其力学性能和化学性能，延长其使用寿命。
此外，热处理工艺在提升金属材料耐磨性能方面还具有其他重要的机制和作用。
首先，热处理可以改善金属材料的耐磨性能。
通过热处理，金属材料的晶粒尺寸可以被控制和调整，从而提高材料的均匀性和致密性。
耐磨钢球热处理工艺
耐磨钢球热处理工艺耐磨钢球广泛应用于矿山、电力、建材等行业的研磨与破碎作业中，具有较高的耐磨性、耐冲击性和抗疲劳性能。
为了达到这些性能指标，需要进行热处理工艺，本文主要介绍预热处理、表面强化处理、冷却处理、深冷处理和稳定化处理等关键环节。
一、预热处理预热处理是热处理工艺的重要环节之一，其目的是消除工件内部的应力，提高材料的塑性和韧性，从而减少变形和开裂的风险。
预热处理的温度通常在400℃~600℃之间，加热时间根据工件的大小和材料的不同而有所差异。
预热处理可以有效地缩短热处理周期，提高工件的整体性能。
二、表面强化处理表面强化处理是通过在工件表面施加一定的应力或能量，使其产生一定的物理或化学变化，从而改善表面的力学性能和耐腐蚀性能。
耐磨钢球的表面强化处理可以采用喷丸强化、渗碳淬火、渗氮等方法。
喷丸强化是通过高速弹丸打击工件表面，使其产生塑性变形和应力集中，从而提高表面的硬度和抗疲劳性能。
渗碳淬火是将钢球置于渗碳介质中，使碳原子渗入表面形成碳化物层，经过淬火处理后，表面硬度高、耐磨性好。
渗氮处理是在一定温度下将钢球置于氮气中，使氮原子渗入表面形成氮化物层，从而提高表面的硬度和耐腐蚀性能。
三、冷却处理冷却处理是热处理工艺中的重要环节之一，其目的是通过控制冷却速度来获得所需的组织和性能。
耐磨钢球的冷却处理可以采用油冷、水冷或空冷等方式。
不同的冷却方式会对钢球的显微组织和力学性能产生影响。
例如，油冷速度较慢，有利于奥氏体的均匀分解，减小变形和开裂的风险；水冷速度较快，适用于要求获得高硬度的钢球。
在实际生产中，应根据具体的工艺要求和材料特性选择合适的冷却方式。
四、深冷处理深冷处理是将工件冷却到更低的温度，通常是-70℃～-196℃，并保持一定时间，以进一步改善其组织和性能。
深冷处理可以细化基体组织，提高材料的硬度和耐磨性，并降低残余应力和变形量。
深冷处理可以采用液氮作为冷却介质，将钢球置于液氮中进行低温浸泡或通过液氮的蒸汽进行快速冷却。
第五章 减摩、耐磨及摩阻材料解读
(3) 耐磨性E：耐磨性E为磨损率的倒数。 对于线磨损率，耐磨性表示为： 对于体积磨损率，耐磨性表示为： 对于重量磨损率，耐磨性表示为： (4) 相对耐磨系数ε： 在同一试验条件下，标准材料试样的体积或线磨 损量hs (或磨损率) 与被测材料试样的体积或线磨损 量h (或磨损率) 之比：
(2) 低合金耐磨钢 高锰钢在冲击载荷不大的情况下，由于其加 工硬化不够，耐磨性并不高。而低合金钢在这种 情况下，显示出更高的耐磨性。 低合金钢具有仅次于高锰钢的高韧性，如果 合理选择合金成分和热处理方法，能够获得比高 锰钢还高的强度和比较深的表面硬化层，其适用 范围较广泛。 在耐磨粒磨损方面使用的低合金钢有中碳铬 锰硅钢和高碳铬锰硅钢，其化学成分一般为 Cr 1-3%, Mn 1%, Si 1-3%。
在农业机械、工程机械、矿山设备，摩擦副材 料应有高的耐磨性。
各类轴承、齿轮、蜗轮运动副、机床导轨等要 求摩擦副材料有低的摩擦系数和高的耐磨性。
运输和工程机械(如汽车、火车、拖拉机、飞机、 起重机、提升和卷扬机等)，制动摩擦副材料应 有高而稳定的摩擦系数和耐磨性。
二、耐磨材料
1、材料耐磨性的定义 材料的耐磨性通常是指在一定的工况条件下，摩擦副材 料在摩擦过程中抵抗磨损的能力。 材料的耐磨性离不开工况条件(速度、载荷、温度、介 质等)。同一种材料，在不同的工况条件下其耐磨性相 差很大。 如，高锰钢。 高硬度的材料具有好的抗磨料磨损性能，而在交变 接触应力作用下抗疲劳磨损的能力却不好。 材料的配对、摩擦副的结构形状、磨损的形式、维护条 件等的不同，其耐磨性也不相同。 **因此，可以说并不存在一种材料，它在各种情况下都是耐 磨(或减摩)的。材料的耐磨性是有条件的，也是相对的。
第五章 减摩、耐磨及摩阻材料
(3) 石墨钢 石墨钢综合了钢和铸铁的优点，既有良好的 耐磨性，也有较高的机械性能和较好的铸造性能， 其化学成分一般为碳1.25％-1.45％，Si 1％-1.25％， Mn 0.3％-0.5％。 在低应力的磨料磨损条件下，石墨钢比高锰 钢的耐磨性好，且成本低。但它的导热性差，在 热应力高的情况下会发生热裂。
④ 以粘着磨损为主的零件，其主要选用原则为：
a.材料的脆性特征； b.材料的不互溶性特征； c.材料的组织不连续特征： 由于多相金属的组织不连续，相互吸附力小， 有利于控制粘着磨损的发生和扩展，故多相金属 比单相金属的抗粘着磨损能力高。
4、常用的耐磨金属 一种材料对不同类型的磨损，具有不同的耐 磨性，因此在选择材料时，首先应了解磨损类型。 (1) 高锰钢 • 成分：碳1.2％，锰12.5。 • 特点：既硬又韧的钢种；只有充分加工硬化才 具有优良的耐磨性。 • 缺点：导热性差，热膨胀系数较大，无磁性； 易于加工硬化，切削加工困难；屈服强度较低， 工作中易变形。
；单位为kg/m3
(3) 耐磨性E：耐磨性E为磨损率的倒数。 对于线磨损率，耐磨性表示为： 对于体积磨损率，耐磨性表示为： 对于重量磨损率，耐磨性表示为： (4) 相对耐磨系数ε： 在同一试验条件下，标准材料试样的体积或线磨 损量hs (或磨损率) 与被测材料试样的体积或线磨损 量h (或磨损率) 之比：
பைடு நூலகம்
3、常用的非金属减摩材料：
很多无机和有机材料都具有减摩性能， 可用于在干摩擦或边界摩擦条件下工作的摩 擦副，其中应用较多的是高分子聚合物和各 种工程塑料。 (1)有机非金属材料：主要是各类工程塑料。
塑料
优 点
缺
点
聚酰胺， 机械强度、耐磨性和自 热膨胀系数大，导热性差，有 尼龙， 润滑性能良好，摩擦系 吸湿性，尺寸不稳定，不宜在 PA 数适中(0.25)，价钱低、 潮湿或温度变化较大的环境下
3-材料表面耐磨与减摩处理
③电镀和气相沉积方法形成固体 润滑膜
• 电镀包括槽镀和刷镀； • 气相沉积包括化学气相沉积和物理气相沉 积。
自润滑复合材料
• • • • 包括： ①金属基复合材料 ②塑料基复合材料 ③碳基复合材料
• ①金属基复合材料：
• 将固体润滑剂粉末与金属粉相混合，经压 制、烧结而成。
• ②塑料基复合材料：
流体润滑和边界润滑
• 如果从微凸体群中抽出单个微凸体， 同时 将对摩材料表面微凸体简化为平面。 • 则根据材料磨损体系的特征和式 F A b b F A N b b 对可能发生粘着磨损的典型情况作如下分 析：
(1) 硬金属和软金属摩擦副
• 硬金属表面的微凸体将压人软金属表面， 剪切断裂发生在软金属一侧。 • 虽然焊合点的平均抗剪强度较低，但由于 压入后接触面积较大，摩擦力亦较大，如 图所示。
粘着磨损、润滑和固体润滑
• 粘着磨损的发生与发展十分迅速，容易使 零件或机器发生突然事故，造成巨大的损 失。 • 磨损失效的各类零件中起因于粘着磨损的 大约占15％。 • 生产过程中刀具、模具、量具、齿轮、蜗 轮、凸轮、各种轴承、铁轨等材料磨损都 与粘着磨损有关。
摩擦面的名义接触面积与实际接触 面积
(2) 边界润滑摩擦
• 两接触表面被一层很薄的油膜隔开(厚度可 从一个分子层到0.1微米)。 • 该边界层或边界膜可使摩擦力降低2～10倍， 并使表面磨损显著减少。 • 几乎所有的润滑油都能在金属表面形成小 于0.1微米厚、与表面有一定结合强度的准 晶态边界膜，但吸附膜的强度决定于其中 是否存在活性分子及其数量和特性。
固体润滑
• 是利用剪切力低的固体材料来减少接触表 面之间摩擦与磨损的一种润滑方式。 • 据报道，美国阿波罗登月计划的研究过程 中，参加超高真空0.67X10-9～0.67X10-12 kPa条件下固体粘着、摩擦和润滑的应用基 础研究单位就有22个之多。 • 现在，固体润滑技术已进入民用工业领域， 甚至可应用于有油润滑的场合，即形成流 体与固体的混合润滑。
摩擦与磨损全课件第6章 耐磨减摩材料及表面处理2
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局限性及改善
纯PTFE与钢滑动摩擦时的磨损率比较高。如果加 入某些有机填充剂，可使磨损率减少一百倍，甚 至更多。 常用填充剂：MoS2、石墨、WS2、MoSe2、CuS以 及Cu等。填充物的体积分数宜在15% -40%之间。 加入增强纤维，尤其纤维织物，PTFE的力学性能 大大提高，摩擦学性能亦有所改善。
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6.3.4 聚合物的应用
① ② ③
④
1.滑动轴承 聚合物滑动轴承摩擦系数低、耐磨性高。无润滑时，摩 擦系数一般是0.1 -0.3，有润滑时可降至0.01左右。 选材注意： 应考虑其承受压力p、速度v和pv值。 材料所允许的最高工作温度也应考虑。 轴的材料对聚合物的磨损有相当大的影响。如用PTFE 做滑动轴承，与铝轴配对时轴承磨损量比与钢配对时的 磨损量大20 - 50倍。 轴的表面粗糙度值应足够低。
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① ② ③
3.聚乙烯(PE) 分类：根据分子量不同，可分为低密度(低分子 量)、高密度(高分子量)及超高分子量聚乙烯等。 应用： 低密度聚乙烯用于一般耐蚀、绝缘件等。 高密度聚乙烯用来制作薄膜及某些注射模具的 零件。 超高分子量聚乙烯对于泥浆及硬颗粒的磨料磨 损有抵抗能力，有很好的稳定性和抗生物破坏 能力，可作人工关节。金属在超高分子量聚乙 烯做的导轨上也有较好的滑动性能。
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硒Se
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2.聚酰胺(PA) 聚酰胺又称尼龙。常见牌号有尼龙6，尼龙66、尼 龙1010等。 优点：具有较高的韧性、弹性和强度，摩擦系数 小，耐磨性和热稳定性好。可在125℃下工作，加 适当填充剂，能耐150℃高温。 在干滑动条件下，磨损量随载荷增加而增加。 加石墨或MoS2做成自润滑材料，可降低磨损率。 应用：广泛用于制造结构零件，如轴套、齿轮、 凸轮等。 缺点：吸水性较大，尺寸稳定性差。
热处理工艺对金属陶瓷材料的摩擦磨损性能和抗磨损性的调控
热处理工艺对金属陶瓷材料的摩擦磨损性能和抗磨损性的调控热处理工艺对金属陶瓷材料的摩擦磨损性能和抗磨损性的调控摩擦和磨损是金属陶瓷材料在实际应用中不可避免的问题。
为了提高金属陶瓷材料的摩擦磨损性能和抗磨损性，热处理工艺是一种有效的手段。
通过热处理，可以改变材料的组织结构和性质，从而对其摩擦磨损性能和抗磨损性进行调控。
热处理工艺主要包括退火、淬火和回火等步骤。
退火是通过将金属陶瓷材料加热到一定温度，保温一段时间后缓慢冷却，使其组织结构发生变化，从而改善其摩擦磨损性能和抗磨损性。
通过退火处理，材料的晶粒尺寸得以增大，晶界和晶内的析出相也得到经过改善，从而提高材料的硬度、强度和韧性，使其具有更好的耐磨性。
淬火是将金属陶瓷材料加热到一定温度，然后迅速冷却，使其组织结构发生相变，从而提高材料的摩擦磨损性能和抗磨损性。
通过淬火处理，材料的组织结构由粗大的晶粒转变为细小而均匀的马氏体，增加了材料的硬度和强度。
此外，淬火还能通过消除材料内部的应力和变质组织等缺陷，提高材料的耐磨性和抗磨损性。
回火是在淬火后，将金属陶瓷材料再次加热到一定温度，保温一段时间后进行冷却，以调控其摩擦磨损性能和抗磨损性。
回火可以减轻淬火带来的脆性和应力集中现象，并使材料恢复原有的韧性和延展性。
通过合理的回火工艺，可以使金属陶瓷材料达到最佳的摩擦磨损性能和抗磨损性。
需要注意的是，热处理工艺对金属陶瓷材料的调控需要综合考虑材料的组成、制备工艺和使用环境等因素。
不同的金属陶瓷材料具有不同的组织结构和性质，对热处理工艺的响应也有差异。
因此，在进行热处理之前，需要对材料进行详细的分析和测试，制定相应的热处理工艺。
总之，热处理工艺是调控金属陶瓷材料摩擦磨损性能和抗磨损性的重要手段。
通过退火、淬火、回火等工艺的组合应用，可以调整金属陶瓷材料的组织结构和性质，从而实现对其摩擦磨损性能和抗磨损性的精确调控。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的热处理工艺，以获得最佳的摩擦磨损性能和抗磨损性。
热处理对于提高金属材料的耐磨损性能的作用
热处理对于提高金属材料的耐磨损性能的作用热处理是一种常用的金属材料改性工艺，通过对金属材料进行加热、保温和冷却等处理过程，使其获得优良的力学性能和耐磨损性能。
本文将从几个方面探讨热处理对于提高金属材料的耐磨损性能的作用。
一、淬火处理淬火是热处理中最常见的一种工艺，通过将材料加热至临界温度，然后迅速冷却，使材料内部形成细小均匀的组织，从而提高其硬度和耐磨损性能。
淬火过程中，由于快速冷却，使金属材料发生相变，晶粒变细并形成马氏体组织，这种组织具有高硬度和极高的耐磨性，能够有效抵御磨损引起的损伤。
二、回火处理回火是淬火后的一个重要环节，目的是通过加热材料至适当的温度并保持一段时间，使材料内部产生适宜的强韧性，同时降低硬度，减少淬火过程中可能产生的内部应力。
回火可以显著提高金属材料的塑性和韧性，使其更能抵御冲击和磨损。
适当的回火温度和时间能够使金属材料取得更好的耐磨损性能，延长其使用寿命。
三、表面处理金属材料的表面处理对于其耐磨损性能也起着至关重要的作用。
常见的表面处理方法包括硬化、镀层和喷涂等。
硬化处理通过对金属材料表面进行高温处理，使其形成硬质表层，从而提高耐磨损性能。
镀层可以在金属材料表面形成一层具有良好的抗磨损性能的物质，如镀铬、镀锌等。
喷涂则是将耐磨涂层喷射到金属材料表面，形成一层坚硬的保护膜，提高其耐磨损性能。
总结起来，热处理对于提高金属材料的耐磨损性能起到了重要作用。
通过淬火处理，金属材料得到了均匀细小的硬质马氏体组织，显著提高了其硬度和耐磨性。
回火处理能够降低材料内部应力，提高塑性和韧性，使金属材料更能抵抗冲击和磨损。
此外，通过表面处理方法，金属材料的耐磨性能也可以得到有效提升。
因此，在实际生产中，合理选择和应用热处理工艺，对于改善金属材料的耐磨损性能具有重要意义。
通过热处理，金属材料的耐磨性能得以显著提高，可以扩大其应用范围，延长使用寿命，减少更换和维修的成本。
在今后的工程实践中，我们应该充分发挥热处理技术的优势，不断探索和研究，为提高金属材料的耐磨损性能做出更大的贡献。
耐磨减摩材料及热处理共40页文档
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
耐磨减摩材料及热处理 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要
耐磨减摩材料及热处理
钢背-铝基双金属合金
其他减摩材料
1）粉末冶金减摩材料 2）金属塑料减摩材料 3）金属纤维减摩材料
3 非金属耐磨减摩材料
非金属材料是指除金属材料之外的其它 材料，其种类繁多。在非金属材料中用于耐 磨减摩材料的有工程陶瓷材料、工程塑料及 其复合材料等。
3.1 工程陶瓷材料
陶瓷材料的分类
❖ 高硬度的材料通常具有良好的抗磨料磨损性能，而在交变接 触应力作用下抗疲劳磨损的能力却并不好。
❖ 此外材料的配对、摩擦副的结构形状、磨损的型式、维护条 件等的不同，其耐磨性也不相同。
❖ **因此，可以说并不存在一种材料，它在各种情况下都是耐 磨(或减摩)的。材料的耐磨性是有条件的，也是相对的。
1.1 耐磨钢
❖ 金属耐磨材料包括耐磨钢、耐磨铸铁、复合 钢材及耐磨堆焊焊条等。
材料的耐磨性 定义：
❖ 材料的耐磨性通常是指在一定的工况条件下，摩擦副材料在 摩擦过程中抵抗磨损的能力。
❖ 材料的耐磨性离不开工况条件(速度、载荷、温度、介质等)。 同一种材料，在不同的工况条件下其耐磨性相差很大。
❖ 例如，高锰钢，当受低应力磨损时，它的耐磨性不好，而在 高应力磨损的场合，它具有特别高的耐磨性。
常用的工程塑料
（1）热塑性工程塑料
❖ 聚酰胺(尼龙或PA） ❖ 聚甲醛（POM） ❖ 聚碳酸酯（PC） ❖ 聚砜（PSU） ❖ ABS ❖ 聚四氟乙烯（F-4）
（2）热固性工程塑料
❖ 酚醛塑料 ❖ 氨基塑料 ❖ 环氧塑料 ❖ 有机硅塑料
3.3 橡胶
❖ 橡胶是高聚物，其分子形状呈线型，它在很宽的温 度范围内具有高弹性，通常随品种不同而不同，一 股橡胶在-40～80℃范围内具有高强性。橡胶在高 弹变形时，弹性模量低，其弹性模量约在1MPa左 右，而伸长率则在100-1000%之间。橡胶的抗拉强 度或扯断强度与其结构有关，线型结构的强度高， 支链多的强度低，在一定的范围内，分子量大的强 度高。
减磨材料种类
减磨材料种类随着工业的发展和技术的进步，减磨材料的应用范围越来越广泛。
减磨材料是一种用于减少摩擦、磨损以及延长设备寿命的材料。
它们可以应用于各个行业，包括机械制造、航空航天、汽车制造、电子电气、建筑材料等领域。
下面将介绍几种常见的减磨材料。
1. 涂层材料涂层材料是一种常见的减磨材料，它可以在机械零件的表面形成一层保护膜，以减少摩擦和磨损。
涂层材料可以分为有机涂层和无机涂层两种类型。
有机涂层通常由有机聚合物组成，如聚酰胺、聚醚酮等。
无机涂层则由无机化合物组成，如氧化铝、氮化硅等。
涂层材料具有耐磨、耐腐蚀、耐高温等特点，可以有效地保护机械零件的表面。
2. 摩擦材料摩擦材料是一种用于减少摩擦力和磨损的材料。
常见的摩擦材料包括润滑油、润滑脂、润滑膏等。
这些材料可以在机械零件的接触面上形成一层润滑膜，减少摩擦力和磨损。
摩擦材料具有良好的润滑性能和化学稳定性，可以延长机械设备的使用寿命。
3. 磨料材料磨料材料是一种用于磨削和抛光的材料。
常见的磨料材料包括金刚石、石英、碳化硅等。
这些材料具有硬度高、耐磨性好的特点，可以用于对工件表面进行加工和修复。
磨料材料广泛应用于金属加工、玻璃加工、石材加工等领域。
4. 弹性材料弹性材料是一种具有弹性和耐磨性的材料。
常见的弹性材料包括橡胶、聚氨酯等。
这些材料具有良好的弹性和耐磨性，可以用于减少冲击和振动，保护机械设备的正常运行。
弹性材料广泛应用于汽车制造、机械制造等领域。
5. 超硬材料超硬材料是一种具有超高硬度和耐磨性的材料。
常见的超硬材料包括金刚石、立方氮化硼等。
这些材料具有硬度极高、耐磨性好的特点，可以用于加工硬度高的材料，如金属、石材等。
超硬材料广泛应用于石油钻探、切割加工等领域。
减磨材料种类繁多，应用广泛。
无论是涂层材料、摩擦材料、磨料材料、弹性材料还是超硬材料，它们都可以有效地减少摩擦、磨损和延长设备寿命。
在未来的发展中，减磨材料将继续发挥重要的作用，为各个行业提供更加可靠、高效的解决方案。
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2.2.2铅基轴承合金
成分：以铅为主，加入锑(10%-18%）、锡（020%），加入Sn可提高α固溶体的强度同时形成 SnSb(硬质点）。 优点：具有自润滑性，高温强度好，价格便宜 缺点：耐磨性、导热性、耐蚀性比锡基合金差 用途：用于低速、轻载或中载的次要轴承上，多用来 制造汽车、拖拉机曲轴轴承，以及减速器、球磨机 等的轴承
其中高铬合金白口铸铁是当代最优秀的耐磨材料之一，具有 良好的抗磨粒磨损能力。但合金元素含量高，成本较高；其 韧性较普通的白口铸铁和镍硬白口铸铁高，但比高锰钢和低 合金耐磨钢却低得多，因此不能用于受强烈冲击载荷的零件。
常用的耐磨铸铁
冷硬铸铁 白口铸铁
普通白口铸铁 合金白口铸铁
高铬白口铸铁
镍铬白口铸铁
1.1 耐磨钢
1） 影响钢耐磨性的主要因素： 含碳量的影响； 合金元素的影响； 碳化物的影响； 金相组织的影响；
2）常用耐磨钢的种类
优质碳素结构钢；
合金钢（锰钢、锰钒钢、锰钼钨钢、铬钢、
铬锰钢等）； 轴承钢； 高锰钢（耐磨钢）；
1.2 耐磨铸铁
铸铁的机械性能虽不及钢，但铸铁含有石墨，具有一定的耐 磨性和减磨性，且成本低，可用于对减摩、耐磨要求不高的 场合。 作为耐磨铸铁主要是指各种合金白口铸铁，常用的有高铬 合金白口铸铁(含Cr15％-30％)、镍硬白口铸铁(含Ni 3.3％-5 ％)、钨系白口铸铁等。
铅青铜： 成分：它是铜(硬基体）与铅(软质点）组成的轴承合 金，铅含量8-33%之间。 优点：其承载能力高，导热性好(为锡基轴承合金的6 倍），摩擦系数低，具有较高的耐疲劳强度和抗胶 合能力。在高温时（表面温度超过300℃）可以从 摩擦表面析出铅，在基体上形成一层薄膜，能起润 滑作用，可以在320℃以下工作 缺点：顺应性、嵌藏性差，不耐腐蚀，对轴颈的相对 磨损较大，与之相配的轴颈硬度以≥300HB为宜。 用途：ZQPb30用于内燃机曲轴轴承和连杆轴承上。
2.2.3铜合金
锡青铜 成分：以锡为主要合金元素的铜基合金称为锡青铜。 一般含锡量在3%-14%之间 优点：机械强度较高，适于重载情况下使用，具有较 好的耐磨性、耐蚀性、减摩性、耐疲劳性能，以及 良好的铸造性能。 分类：锡磷青铜(如ZQSnl0-l)，锡锌铅青铜（如 ZQSn6-8-3） 用途：用于化工机械、仪表、电动机、机床等轴承中。 表3-11列出了锡青铜的主要化学成分、机械性能和 用途。
2.2.4多层合金减摩材料
为了更好的满足耐磨、减摩的要求，可将上述减 摩材料制成两层、三层或多层合金减摩材料，以改善 其表面性能。如用低碳钢带和上述减摩合金之一轧制 成双金属减摩材料。也可以在减摩合金上再镀一层薄 软的镀层，构成三层减摩材料，减摩合金厚度一般在 1mm以下，用减薄减摩合金厚度的方法来增加其抗 疲劳强度，减摩镀层厚度一般为0.02-0.04mm，以此 来改善其表面性能。可用连续轧制和冲压加工的方法 制成零件，其制造精度高，互换性好，适合大批生产， 可用于高速重载条件下的动力机械上的轴瓦材料。 钢背-铜铅双金属合金 钢背-铝基双金属合金
1 金属耐磨材料
金属耐磨材料在工程实际中应用最为广泛，
因为黑色金属及其合金资源丰富，价格便宜， 并且可以用各种表面处理方法加以强化，使 之具有一定的强度、韧性及耐磨性，以满足 各种工况条件下对材料提出的要求。 金属耐磨材料包括耐磨钢、耐磨铸铁、复合 钢材及耐磨堆焊焊条等。
材料的耐磨性 定义：
2.2.6其他Leabharlann 摩材料1）粉末冶金减摩材料 2）金属塑料减摩材料 3）金属纤维减摩材料
3 非金属耐磨减摩材料
非金属材料是指除金属材料之外的其它 材料，其种类繁多。在非金属材料中用于耐 磨减摩材料的有工程陶瓷材料、工程塑料及 其复合材料等。
3.1 工程陶瓷材料
3.1.1陶瓷材料的分类
按历史的发展和成分、性能特点可将其分为传统陶瓷、特种 陶瓷和金属陶瓷（属于复合材料）。 传统陶瓷常用硅酸盐做原料，经粉碎、成型、烧结制成。按 用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、化工用陶瓷(耐酸、碱 能力强）、电器绝缘陶瓷、多孔陶瓷（隔热、保温）等。 特种陶瓷主要采用人工化合物做原料，包括各种高纯氧化物、 碳化物、氮化物等。制造工艺与普通陶瓷类似，它具有独特 的物理、化学和力学性能，可以满足各种工程的特殊需要。 按其性能可分为功能陶瓷和工程陶瓷。功能陶瓷又分为导电 陶瓷、压电陶瓷、导体陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷及传感器 材料、耐烧蚀、耐腐蚀、抗氧化、蠕变小等特点；常用的工 程陶瓷有氮化物、氧化物和碳化物陶瓷。
材料的耐磨性通常是指在一定的工况条件下，摩擦副材料在 摩擦过程中抵抗磨损的能力。 材料的耐磨性离不开工况条件(速度、载荷、温度、介质等)。 同一种材料，在不同的工况条件下其耐磨性相差很大。 例如，高锰钢，当受低应力磨损时，它的耐磨性不好，而在 高应力磨损的场合，它具有特别高的耐磨性。 高硬度的材料通常具有良好的抗磨料磨损性能，而在交变接 触应力作用下抗疲劳磨损的能力却并不好。 此外材料的配对、摩擦副的结构形状、磨损的型式、维护条 件等的不同，其耐磨性也不相同。 **因此，可以说并不存在一种材料，它在各种情况下都是耐 磨(或减摩)的。材料的耐磨性是有条件的，也是相对的。
2.2 常用的轴承合金
轴承合金（巴氏合金）
锡（Sn）、铅（Pb）、锑(Sb)、铜（Cu）的合金， 统称为轴承合金。它以锡铅作基体，以增加塑性， 而悬浮的Sb-Sn相和Cu-Sn的硬晶粒则起抗磨作用。 轴承合金由E.Babbitt（1839年）发明，故称之为 巴氏合金。 锡基轴承合金 铅基轴承合金
3.2 工程塑料
具有优良的机械、物理、化学及电的综 合性能的塑料称为工程塑料，它作为良好的 工程材料已得到广泛的应用。
3.2.1塑料的特性
优点： 比重小，一般塑料比重左0.9-2.3之间，钢的1/6，铝的l/2。 大部分塑料的摩擦系数低，减摩性好，具有自润滑性能，部 分塑料经过增强后耐磨性能大大提高，可在少油或无油条件 下工作。 耐蚀性好，它对酸碱等化学药物有良好的抵抗能力； 可降低振动，减小噪音； 具有良好的电绝缘性能，但在塑料中加入某些导电填料后， 可制成导电材料。 缺点： 机械性能较差； 抗蠕变性能低； 耐热性低，其耐热性不如金属和陶瓷； 易老化变质。
2.2.1锡基轴承合金
成分：以锡为主，由锡(78%-93%）、锑(4%-14%）、 铜（3%-8%）组成。 优点：膨胀系数小，嵌藏性好，摩擦系数低，韧性好， 耐磨性好，减摩性好，抗粘着能力强，尤其在边界 摩擦时抗粘着能力优于铅基合金，而且导热性、耐 蚀性良好，它与钢背的附着好，工艺性能好 缺点：抗疲劳强度较差，锡价格贵 用途：主要用于汽轮机、发动机和压气机等的高速轴 承。
4.2复合材料的分类 根据复合材料的结构特点可分为：
纤维复合材料； 层叠复合材料； 细粒复合材料； 骨架复合材料。
用途： 传动零件：齿轮、蜗轮、凸轮； 耐磨、减摩零件：轴承、导轨活塞环等； 一般结构零件：壳罩、盖板、手轮、手柄、垫片等； 耐蚀性零件：化工管道、容器、阀、泵等； 电气绝缘零件：如插头、插座、线圈骨架等。
3.2.2工程塑料的分类
按工程塑料合成方法可以分为热塑性和热固性两种。 1）热塑性工程塑料:聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸脂、 氯化聚醚、聚砜、聚酰亚胺、氟塑料、聚四氟乙烯、高密 度聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲脂(有机玻璃）等。 2）热固性工程塑料:酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料等。 按用途可以分为耐磨、减摩、耐蚀、耐高温等几种塑料， 有的塑料兼备多种用途。 1）耐磨传动零件用塑料：如聚酰胺(尼龙），MC尼龙、聚 甲醛、聚碳酸酯等。 2）减摩自润滑零件用塑料：如聚四氟乙烯、填充的聚四氟 乙烯等。 3）耐蚀性塑料：如聚四氟乙烯、聚丙烯、低压聚乙烯等。 4）耐高温塑料：如聚砜、聚酰亚胺、氟塑料等。 5）一般结构件用塑料：聚丙烯、低压聚乙烯、ABS等。
3.2.3常用的工程塑料
（1）热塑性工程塑料
聚酰胺(尼龙或PA） 聚甲醛（POM） 聚碳酸酯（PC） 聚砜（PSU） ABS 聚四氟乙烯（F-4）
酚醛塑料 氨基塑料 环氧塑料 有机硅塑料
（2）热固性工程塑料
3.3 橡胶
橡胶是高聚物，其分子形状呈线型，它在很宽的温 度范围内具有高弹性，通常随品种不同而不同，一 股橡胶在-40～80℃范围内具有高强性。橡胶在高 弹变形时，弹性模量低，其弹性模量约在1MPa左 右，而伸长率则在100-1000%之间。橡胶的抗拉强 度或扯断强度与其结构有关，线型结构的强度高， 支链多的强度低，在一定的范围内，分子量大的强 度高。 强度的高低，是决定其使用寿命的主要因素。 橡胶有良好的耐磨性及绝缘、隔音等性能，可用它 来制造传动件，密封件和减振件等；其耐油性及耐 腐蚀气体介质性优良，耐热性也较好，常用来制造 胶辊、胶圈及搓毛胶板等。
3.1.2陶瓷材料的特点
组成：晶相、玻璃相、气相 晶相是主要组成相，决定陶瓷的性能。刚玉陶瓷 性能：陶瓷材料的硬度比金属高，抗压强度大，耐 磨损，耐腐蚀，抗氧化，耐高温，熔点比金属高。 但是其质脆，塑性变形能力极低，受力大时，易发 生脆性断裂。 常见工程陶瓷：氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硼、 氮化钛、碳化硅、碳化钛、碳化硼等。此外，还有 新研制的增韧氧化物等。
耐磨减摩材料及表面处理
摩擦磨损一般都发生在材料的摩擦表面 上，大量统计表明，在机械零件失效形式中， 磨损失效约占80%，故磨损是造成材枓和能 源损失的一个主要方面。为了节约材料和能 源必须重视对材料的正确选择和使用，以及 新型的耐磨、减摩材料的研制开发。
零件材料选择的一般原则：
满足零件使用性能的要求。它是根据零件的工作条 件(如载荷的类型、大小和性质）、工作环境（如温 度、周围介质的性质，以及某些特殊需要提出来的。 满足加工工艺性能（如铸造性能、焊接性能、塑性 加工性能、机械加工性能）和热处理工艺性能的要 求。 满足经济性(如材料价格便宜、符合国家的能源状况 和供应情况等）的要求。 着手点：工况，失效分析