摩擦腐蚀基本知识
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– 如在干摩擦表面加入润滑油后会使摩擦系数显著降低 。
– 当摩擦副材料表面存在表面膜时，由于摩擦主要发生 在表面膜之间，同时一般情况下表面膜的剪切强度小 于本体材料的剪切强度，因此摩擦系数较小。
• 生产中常常在摩擦副材料表面涂覆一层软金属(如铟、镉 、铅等)或表面膜(如硫化膜、氧化膜、磷化膜等)以降低 摩擦系数，减少材料的摩擦与磨损。 – 表面膜的厚度对摩擦系数有显著影响，通常存在者 一个最佳的膜厚范围，太薄或太厚都会使摩擦增大。
2.1.1 摩擦的分类
1．按摩擦副的运动状态分类 2．按摩擦副的运动形式分类 3．按摩擦副表面的润滑状况分类 4. 按工作环境条件分类 5. 按摩擦产生的程度分类
1．按摩擦副的运动状态分类
(1)静摩擦 一物体沿另一物体表面有相对运动趋势时产 生的摩擦称为静摩擦。这种摩擦力称为静摩 擦力。
静摩擦力随作用于物体上的外力而变化，当 外力达到能克服最大静摩擦力时，物体才开 始宏观运动，从而由静摩擦转变为动摩擦。
• 材料的磨料磨损往往需要多次反复才能完 成，在这一过程中，磨料的状态将发生改 变
– 一种表现为尖角和锐边被破坏，即由原来尖 锐的、多角形的磨料变成圆而钝的磨料，使 得材料的磨损率下降。
– 另一种表现为磨料破碎，生成尖角和锐边， 使得材料的磨损率增大。
（4）载荷的影响：
磨损率与压力成正比，但有一转折点， 当压力达到或超过临界压力时，磨损率 随压力的增加变的平缓。
3．温度
• 两方面进行分析
– 一方面金属摩擦副随温度升高，可焊性增大 ，强度降低，导致真实接触面积增大，黏附 程度增加，从而使摩擦系数增大；
– 另一方面随着温度升高，表面发生氧化的程 度增加，形成表面氧化膜的可能性增大，这 有可能导致摩擦系数下降。
• 因此金属摩擦副在一定温度下的摩擦特性 将取决于金属在该温度下的强度、可焊性 及所形成的表面膜。
(2)动摩擦 一物体沿另一物体表面相对运动时产生的摩 擦称为动摩擦。阻碍物体运动的切向力称为 动摩擦力。动摩擦力通常小于最大静摩擦力。
2．按摩擦副的运动形式分类
• (1)滑动摩擦
– 物体接触表面相对滑动时产生的摩擦称为滑动 摩擦。
• (2)滚动摩擦
– 在力矩作用下，物体沿接触表面滚动时产生的 摩擦称为滚动摩擦
• 相反，若将高锰钢斗齿用于挖掘主要含石英砂的砂土 层时，其耐磨性远不如马氏体和贝氏体钢。
二、粘着磨损
• 定义：两个接触表面相对运动 时，由于接触点粘着和焊合而 形成的粘着结点被锯切断裂， 被剪断的材料由一个表面转移 到另一个表面，或脱落成磨屑 而产生的磨损。
• 粘着磨损的主要特征是出现材 料转移，同时沿滑动方向产生 不同程度的磨痕。
2.1.2 磨损基本知识
• 磨损定义：由于机械作用，有时伴有化学 或电的作用物体工作表面材料作相对运动 过程中不断损耗的现象。
• 大多数材料配副的摩擦系数介于0.1~1.0之 间，而其磨损率却相差很多数量级。
• 按磨损机理分四大类：磨料磨损，冲蚀磨 损，粘着磨损和疲劳磨损。
• 表2.1 磨损的基本类型P39
(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
。
(3)擦伤：
粘着结合强度比两基本金属的抗剪强度都高。 剪切发生在较软金属的亚表层内或硬金属的亚表 层内，转移到硬金属上的粘着物使软表面出现细 而浅划痕，硬金属表面也偶有划伤。
(3) 剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损量 急剧增大。精度降低、间隙增大，温度升 高，产生冲击、振动和噪声，最终导致零 部件完全失效。
非典型磨 损曲线
磨损特性曲线----浴盆曲线
典型浴 盆曲线
1) 粘着磨损的分类
(1)轻微磨损五: 类典型粘着磨损
粘着结合强度比摩擦副基体金属抗剪切强度都低 ，剪切破坏发生在粘着结合面上，表面转移的材料 较轻微。
磨 损 量
o
a
b
时
间
图2.1 粘着磨损阶段磨损特征
(1) 磨合阶段：磨损量随时间的增加而增加。 出现在初始运动阶段，由于表面存在粗糙 度，微凸体接触面积小，接触应力大，磨 损速度快。
(2)稳定磨损阶段：摩擦表面磨合后达到稳 定状态，磨损率保持不变。标志磨损条件 保持相对稳定，是零件整个寿命范围内的 工作过程。
图2-35 钢与铁的各种基体组织的耐磨料磨损性
• 未经热处理钢的耐磨性单值地决定其宏观硬度。
• 热处理钢的相对耐磨性随宏观硬度增高而线性地增加 ，但比未经热处理钢要慢—些。
• 耐磨性不仅取决于钢的硬度，而且取决于成分。
– 不同成分的热处理钢虽然只有相同硬度但耐磨性不同 ，说明各种的耐磨性与宏观硬度间并不存在单值的对 应关系。
4．速度
• 当摩擦表面的相对滑动速度发生变化时， 表面微凸体的变形速度、变形程度和表面 温度都将发生受化，从而导致摩擦系数发 生变化。因此，速度对摩擦系数的影响， 受多种因素制约，往往需要针对具体的摩 擦副，通过试验确定。
5．表面膜
• 摩擦副接触表面膜一般由氧化膜、吸附膜和其他污染薄 膜等组成，其存在会极大地影响摩擦副的摩擦特性。
(2)磨料形状及尺寸的影响
尖锐的、多角形的磨料比圆而钝的磨料磨损率大。 • 磨料颗粒大小对材料的磨损有影响，一般是随着磨
粒直径的增加，磨损量增大。 • 磨粒的直径达到某一临界尺寸后，磨损量几乎不再
增加，这个磨料颗粒的临界尺寸在100 μm左右，与 材料的成分、性能、加工方法、速度及载荷等有关
(3)磨料脆性的影响
5）材料的基体组织和性能
• 钢铁材料的基体组织与耐磨性的关系指出 ，基体组织的耐磨性—一般按铁素体、珠 光体、贝氏体和马氏体的顺序递增。
• 在实际工作中选用耐磨材料并不是如此简 单，一个普遍的观念是“硬度越高的材料 耐磨性越好”。适合于较低接触应力、较 低滑动速度的滑动磨料磨损条件。
• 相反，在高接触应力、高冲击或相对滑动 速度快、磨料硬而锐利的情况下不适用。
• 磨损的金属表面上发生了最大限度的“加工硬化”， 材料耐磨性与其磨损后的表面硬度成正比。
• 高锰钢材料是一个典型的实例。高锰钢经水韧性处理 后，获得单一奥氏体组织，硬度约为HB180~230。
• 用高锰钢制作的挖掘机斗齿，在挖掘硬的矿心时，由 于高锰钢得到充分的加工硬化，表现出良好的耐磨性 ，优于回火马氏体和贝氏体钢。
不形成切削
形成 切削
图2-18
脆性材料
3．微观断裂(剥落)磨损机理
• 在磨损过程中，大多数材料表面都会发生塑性变形 ，但脆性材料(如陶瓷、玻璃、碳化物等)或含有硬 而脆的第二相质点的材料在与磨料作用时，断裂机 理可能占主导地位，脆性材料或脆性相将产生断裂 或剥落，因此磨损量比塑性材料的磨损量大
施加载荷较大、磨料尖锐以 及材料的断裂韧度与硬度的 比值愈低时，材料愈趋向于 压痕断裂。材料的硬度Байду номын сангаас定 了磨料颗粒可能压入的深度。
• 如果压痕深度大于产生断裂的临界深度时，材料因断裂 机制产生的去除过程就会优先发生。高的断裂韧度会增 加压痕临界深度值，因而减小了因断裂机制去除的磨损 体积。
• 无论是塑性材料还是脆性材料，均可能同时发 生塑性变形和断裂两种机制，在某种条件下， 某一机制占主导地位。
4．疲劳磨损机理 • 疲劳磨损机理在一般磨料磨损中起主导作用.即材料表面
• (3)流体(润滑)摩擦 – 相对运动的两物体表面完全被流体隔开时产生的摩擦 称为流体(润滑)摩擦。当流体为液体时称为液体摩擦 ，流体为气体时称为气体摩擦。流体摩擦时摩擦发生 在流体内部。
• (4)边界(润滑)摩擦 – 介于干摩擦和流体(润滑)摩擦之间的一种摩擦形式， 摩擦表面间存在着一层极薄的润滑膜，这层润滑膜的 存在使得边界摩擦较之干摩擦状态有很大改善，但还 不足以将两摩擦表面完全分隔开。
• 犁沟变形模型如图：
图2-11 因塑性变形发生去除的两种机制 • （a）犁沟；（b） 微观切屑；（c）切屑模型
图1-4 磨料磨损机制
• 迎角(也叫冲角)是指磨料前面与材料表面间的夹 角(下图示)。
• 磨料能否切削材料与迎角α有关，只有当迎角大 于临界迎角时，才能产生切屑；反之，如果迎 角小于临界迎角，则只能产生塑性犁沟，将材料 推向沟槽的两侧及前沿。
• 以力的作用特点分类
– 低应力划伤式磨料磨损、高应力划伤式磨料磨 损、凿削式磨料磨损
2) 磨料磨损机理
• 塑性材料
• 1．微观切削机理 • 磨粒作用存材料表面上的力
可分解为法向分力(正压力)和 切向分力(摩擦力)。在法向分 力作用下，磨料压入材料表 面形成压痕，在切向分力作 用下，磨粒向前推进。 • 形成一次切屑
– 例如铜—铜摩擦副的摩擦系数可达1.0以上，铝—铁或铝 —低碳钢摩擦副的摩擦系数大于0.8。而不同金属或亲和 力低的金属组成的摩擦副摩擦系数较低，如银—铁或银— 低碳钢摩擦副的摩棕系数约为0.03。
Why？
– 当摩擦副材料性能接近，并且摩擦表面硬度较低时，往往 容易产生胶合而导致摩擦副损坏。
– 采用性能相差较大的材料作摩擦副 – 如果所采用的摩擦副材料性能接近时，如齿轮摩擦副，
在磨粒产生的循环接触应力作用下，因疲劳剥落而形成 磨屑。
3) 磨料磨损的主要影响因素
(1)磨料硬度的影响 • 材料的耐磨性决定于材料硬度Hm
和磨料硬度Ha的比值。 • 当Hm／Ha＜0.5时为硬磨料磨损，
此时增加材料的硬度对其耐磨性增 加不大（无关）。 • 当Hm／Ha＞0.8时为软磨料磨损， 此时增加材料的硬度能迅速地提高 其耐磨性 • 当H m／Ha在0.5~0.8之间时，要 根据实际情况进行判断。
则通常使表面具有较高的硬度。
2．表面粗糙度
• 当摩擦表面的粗糙度发生变化时，会导致摩擦机理 的改变
• 对于粗糙表面，以机械啮合为主；对于光滑表面， 以黏附为主。
• 当摩擦副表面非常粗糙时，摩擦系数较大。然而非 常平滑的表面可能摩擦系数更大，这是因为真实接 触面积增大，表面间的分子作用加强。
• 一般说来，摩擦副存在一最佳粗糙度区间，在这一 间内，所产生的摩擦系数最小。
微切削磨损
图2-2 a) 微切削磨损在钢表面产生的切削痕 b) 钢的微切屑形貌 图2-3 (a) 典型微切屑; (b) 滑移变形形成的皱褶
2．犁沟变形机理
• 当磨粒的形状与位向不利于切削时，磨粒将使材料产 生犁沟变形，即将材料推向前方或两侧并使沟底及沟 槽附近的材料产生塑性变形。
• 后继的磨粒可能把堆积起来的材料压平，也可能使已 经犁沟变形的材料遭受再一次的犁沟变形，如此反复 ，将导致材料的加工硬化和其他强化作用，最后产生 裂纹、断裂而形成磨屑。
一、磨料磨损 abrasive wear
• def：由硬颗粒或硬突起物在载荷的作用 下，嵌入摩擦表面，相互接触和作用的 过程中，使材料产生迁移而造成的损耗 。一般指非金属,如石英砂，岩石等。
• 特征：摩擦表面沿滑动方向出现刻痕
1) 磨料磨损的分类 P39
• 以磨损接触物体表面来分类
– 两体磨料磨损，三体磨料磨损（滑动，滚动）
表面工程 Surface Engineering
第二章 摩擦腐蚀基本知识
授课教师： 马静
第二章 摩擦腐蚀基本知识
• 材料破坏的两大破坏形式： • 摩擦磨损 • 腐蚀
§2.1 摩擦与磨损
• 摩擦学：研究作相对运动表面及有关理论 和实践的科学技术
• 包括摩擦、磨损和润滑
• 当两个相互接触的物体在外力作用下产生 相对运动或具有相对运动趋势时，在接触 面间产生的切向运动阻力称为摩擦力，这 个阻力与运动方向相平行，这种现象称之 为摩擦。
3．按摩擦副表面的润滑状况分类
• (1)纯净摩擦 – 摩擦表面没有任何吸附膜或化合物时产生的摩擦称为 纯净摩擦。这种摩擦只有在接触面产生塑性变形使表 面膜破坏或在真空中摩擦时才能发生。
• (2)干摩擦(无润滑摩擦) – 在大气条件下，摩擦表面间名义上没有润滑剂存在时 产生的摩擦称为干摩擦，或称无润滑摩擦。
油膜 膜厚 比
• 4. 摩擦副处于高温、高速、低温、真空、 辐射等特殊环境条件下工作，可将摩擦分 为正常工况条件下的摩擦和特殊工况条件 下的摩擦
• 5. 根据产生摩擦的程度，将摩擦分为轻微 摩擦和严重摩擦等。
2.1.2 摩擦过程的主要影响因素
简要介绍影响干滑动摩擦的主要因素 • 1．材料性质
– 当摩擦副是同一种(或者性质非常接近的)材料，或是两种 有能形成固溶合金的金属时，摩擦较严重。
– 当摩擦副材料表面存在表面膜时，由于摩擦主要发生 在表面膜之间，同时一般情况下表面膜的剪切强度小 于本体材料的剪切强度，因此摩擦系数较小。
• 生产中常常在摩擦副材料表面涂覆一层软金属(如铟、镉 、铅等)或表面膜(如硫化膜、氧化膜、磷化膜等)以降低 摩擦系数，减少材料的摩擦与磨损。 – 表面膜的厚度对摩擦系数有显著影响，通常存在者 一个最佳的膜厚范围，太薄或太厚都会使摩擦增大。
2.1.1 摩擦的分类
1．按摩擦副的运动状态分类 2．按摩擦副的运动形式分类 3．按摩擦副表面的润滑状况分类 4. 按工作环境条件分类 5. 按摩擦产生的程度分类
1．按摩擦副的运动状态分类
(1)静摩擦 一物体沿另一物体表面有相对运动趋势时产 生的摩擦称为静摩擦。这种摩擦力称为静摩 擦力。
静摩擦力随作用于物体上的外力而变化，当 外力达到能克服最大静摩擦力时，物体才开 始宏观运动，从而由静摩擦转变为动摩擦。
• 材料的磨料磨损往往需要多次反复才能完 成，在这一过程中，磨料的状态将发生改 变
– 一种表现为尖角和锐边被破坏，即由原来尖 锐的、多角形的磨料变成圆而钝的磨料，使 得材料的磨损率下降。
– 另一种表现为磨料破碎，生成尖角和锐边， 使得材料的磨损率增大。
（4）载荷的影响：
磨损率与压力成正比，但有一转折点， 当压力达到或超过临界压力时，磨损率 随压力的增加变的平缓。
3．温度
• 两方面进行分析
– 一方面金属摩擦副随温度升高，可焊性增大 ，强度降低，导致真实接触面积增大，黏附 程度增加，从而使摩擦系数增大；
– 另一方面随着温度升高，表面发生氧化的程 度增加，形成表面氧化膜的可能性增大，这 有可能导致摩擦系数下降。
• 因此金属摩擦副在一定温度下的摩擦特性 将取决于金属在该温度下的强度、可焊性 及所形成的表面膜。
(2)动摩擦 一物体沿另一物体表面相对运动时产生的摩 擦称为动摩擦。阻碍物体运动的切向力称为 动摩擦力。动摩擦力通常小于最大静摩擦力。
2．按摩擦副的运动形式分类
• (1)滑动摩擦
– 物体接触表面相对滑动时产生的摩擦称为滑动 摩擦。
• (2)滚动摩擦
– 在力矩作用下，物体沿接触表面滚动时产生的 摩擦称为滚动摩擦
• 相反，若将高锰钢斗齿用于挖掘主要含石英砂的砂土 层时，其耐磨性远不如马氏体和贝氏体钢。
二、粘着磨损
• 定义：两个接触表面相对运动 时，由于接触点粘着和焊合而 形成的粘着结点被锯切断裂， 被剪断的材料由一个表面转移 到另一个表面，或脱落成磨屑 而产生的磨损。
• 粘着磨损的主要特征是出现材 料转移，同时沿滑动方向产生 不同程度的磨痕。
2.1.2 磨损基本知识
• 磨损定义：由于机械作用，有时伴有化学 或电的作用物体工作表面材料作相对运动 过程中不断损耗的现象。
• 大多数材料配副的摩擦系数介于0.1~1.0之 间，而其磨损率却相差很多数量级。
• 按磨损机理分四大类：磨料磨损，冲蚀磨 损，粘着磨损和疲劳磨损。
• 表2.1 磨损的基本类型P39
(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
。
(3)擦伤：
粘着结合强度比两基本金属的抗剪强度都高。 剪切发生在较软金属的亚表层内或硬金属的亚表 层内，转移到硬金属上的粘着物使软表面出现细 而浅划痕，硬金属表面也偶有划伤。
(3) 剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损量 急剧增大。精度降低、间隙增大，温度升 高，产生冲击、振动和噪声，最终导致零 部件完全失效。
非典型磨 损曲线
磨损特性曲线----浴盆曲线
典型浴 盆曲线
1) 粘着磨损的分类
(1)轻微磨损五: 类典型粘着磨损
粘着结合强度比摩擦副基体金属抗剪切强度都低 ，剪切破坏发生在粘着结合面上，表面转移的材料 较轻微。
磨 损 量
o
a
b
时
间
图2.1 粘着磨损阶段磨损特征
(1) 磨合阶段：磨损量随时间的增加而增加。 出现在初始运动阶段，由于表面存在粗糙 度，微凸体接触面积小，接触应力大，磨 损速度快。
(2)稳定磨损阶段：摩擦表面磨合后达到稳 定状态，磨损率保持不变。标志磨损条件 保持相对稳定，是零件整个寿命范围内的 工作过程。
图2-35 钢与铁的各种基体组织的耐磨料磨损性
• 未经热处理钢的耐磨性单值地决定其宏观硬度。
• 热处理钢的相对耐磨性随宏观硬度增高而线性地增加 ，但比未经热处理钢要慢—些。
• 耐磨性不仅取决于钢的硬度，而且取决于成分。
– 不同成分的热处理钢虽然只有相同硬度但耐磨性不同 ，说明各种的耐磨性与宏观硬度间并不存在单值的对 应关系。
4．速度
• 当摩擦表面的相对滑动速度发生变化时， 表面微凸体的变形速度、变形程度和表面 温度都将发生受化，从而导致摩擦系数发 生变化。因此，速度对摩擦系数的影响， 受多种因素制约，往往需要针对具体的摩 擦副，通过试验确定。
5．表面膜
• 摩擦副接触表面膜一般由氧化膜、吸附膜和其他污染薄 膜等组成，其存在会极大地影响摩擦副的摩擦特性。
(2)磨料形状及尺寸的影响
尖锐的、多角形的磨料比圆而钝的磨料磨损率大。 • 磨料颗粒大小对材料的磨损有影响，一般是随着磨
粒直径的增加，磨损量增大。 • 磨粒的直径达到某一临界尺寸后，磨损量几乎不再
增加，这个磨料颗粒的临界尺寸在100 μm左右，与 材料的成分、性能、加工方法、速度及载荷等有关
(3)磨料脆性的影响
5）材料的基体组织和性能
• 钢铁材料的基体组织与耐磨性的关系指出 ，基体组织的耐磨性—一般按铁素体、珠 光体、贝氏体和马氏体的顺序递增。
• 在实际工作中选用耐磨材料并不是如此简 单，一个普遍的观念是“硬度越高的材料 耐磨性越好”。适合于较低接触应力、较 低滑动速度的滑动磨料磨损条件。
• 相反，在高接触应力、高冲击或相对滑动 速度快、磨料硬而锐利的情况下不适用。
• 磨损的金属表面上发生了最大限度的“加工硬化”， 材料耐磨性与其磨损后的表面硬度成正比。
• 高锰钢材料是一个典型的实例。高锰钢经水韧性处理 后，获得单一奥氏体组织，硬度约为HB180~230。
• 用高锰钢制作的挖掘机斗齿，在挖掘硬的矿心时，由 于高锰钢得到充分的加工硬化，表现出良好的耐磨性 ，优于回火马氏体和贝氏体钢。
不形成切削
形成 切削
图2-18
脆性材料
3．微观断裂(剥落)磨损机理
• 在磨损过程中，大多数材料表面都会发生塑性变形 ，但脆性材料(如陶瓷、玻璃、碳化物等)或含有硬 而脆的第二相质点的材料在与磨料作用时，断裂机 理可能占主导地位，脆性材料或脆性相将产生断裂 或剥落，因此磨损量比塑性材料的磨损量大
施加载荷较大、磨料尖锐以 及材料的断裂韧度与硬度的 比值愈低时，材料愈趋向于 压痕断裂。材料的硬度Байду номын сангаас定 了磨料颗粒可能压入的深度。
• 如果压痕深度大于产生断裂的临界深度时，材料因断裂 机制产生的去除过程就会优先发生。高的断裂韧度会增 加压痕临界深度值，因而减小了因断裂机制去除的磨损 体积。
• 无论是塑性材料还是脆性材料，均可能同时发 生塑性变形和断裂两种机制，在某种条件下， 某一机制占主导地位。
4．疲劳磨损机理 • 疲劳磨损机理在一般磨料磨损中起主导作用.即材料表面
• (3)流体(润滑)摩擦 – 相对运动的两物体表面完全被流体隔开时产生的摩擦 称为流体(润滑)摩擦。当流体为液体时称为液体摩擦 ，流体为气体时称为气体摩擦。流体摩擦时摩擦发生 在流体内部。
• (4)边界(润滑)摩擦 – 介于干摩擦和流体(润滑)摩擦之间的一种摩擦形式， 摩擦表面间存在着一层极薄的润滑膜，这层润滑膜的 存在使得边界摩擦较之干摩擦状态有很大改善，但还 不足以将两摩擦表面完全分隔开。
• 犁沟变形模型如图：
图2-11 因塑性变形发生去除的两种机制 • （a）犁沟；（b） 微观切屑；（c）切屑模型
图1-4 磨料磨损机制
• 迎角(也叫冲角)是指磨料前面与材料表面间的夹 角(下图示)。
• 磨料能否切削材料与迎角α有关，只有当迎角大 于临界迎角时，才能产生切屑；反之，如果迎 角小于临界迎角，则只能产生塑性犁沟，将材料 推向沟槽的两侧及前沿。
• 以力的作用特点分类
– 低应力划伤式磨料磨损、高应力划伤式磨料磨 损、凿削式磨料磨损
2) 磨料磨损机理
• 塑性材料
• 1．微观切削机理 • 磨粒作用存材料表面上的力
可分解为法向分力(正压力)和 切向分力(摩擦力)。在法向分 力作用下，磨料压入材料表 面形成压痕，在切向分力作 用下，磨粒向前推进。 • 形成一次切屑
– 例如铜—铜摩擦副的摩擦系数可达1.0以上，铝—铁或铝 —低碳钢摩擦副的摩擦系数大于0.8。而不同金属或亲和 力低的金属组成的摩擦副摩擦系数较低，如银—铁或银— 低碳钢摩擦副的摩棕系数约为0.03。
Why？
– 当摩擦副材料性能接近，并且摩擦表面硬度较低时，往往 容易产生胶合而导致摩擦副损坏。
– 采用性能相差较大的材料作摩擦副 – 如果所采用的摩擦副材料性能接近时，如齿轮摩擦副，
在磨粒产生的循环接触应力作用下，因疲劳剥落而形成 磨屑。
3) 磨料磨损的主要影响因素
(1)磨料硬度的影响 • 材料的耐磨性决定于材料硬度Hm
和磨料硬度Ha的比值。 • 当Hm／Ha＜0.5时为硬磨料磨损，
此时增加材料的硬度对其耐磨性增 加不大（无关）。 • 当Hm／Ha＞0.8时为软磨料磨损， 此时增加材料的硬度能迅速地提高 其耐磨性 • 当H m／Ha在0.5~0.8之间时，要 根据实际情况进行判断。
则通常使表面具有较高的硬度。
2．表面粗糙度
• 当摩擦表面的粗糙度发生变化时，会导致摩擦机理 的改变
• 对于粗糙表面，以机械啮合为主；对于光滑表面， 以黏附为主。
• 当摩擦副表面非常粗糙时，摩擦系数较大。然而非 常平滑的表面可能摩擦系数更大，这是因为真实接 触面积增大，表面间的分子作用加强。
• 一般说来，摩擦副存在一最佳粗糙度区间，在这一 间内，所产生的摩擦系数最小。
微切削磨损
图2-2 a) 微切削磨损在钢表面产生的切削痕 b) 钢的微切屑形貌 图2-3 (a) 典型微切屑; (b) 滑移变形形成的皱褶
2．犁沟变形机理
• 当磨粒的形状与位向不利于切削时，磨粒将使材料产 生犁沟变形，即将材料推向前方或两侧并使沟底及沟 槽附近的材料产生塑性变形。
• 后继的磨粒可能把堆积起来的材料压平，也可能使已 经犁沟变形的材料遭受再一次的犁沟变形，如此反复 ，将导致材料的加工硬化和其他强化作用，最后产生 裂纹、断裂而形成磨屑。
一、磨料磨损 abrasive wear
• def：由硬颗粒或硬突起物在载荷的作用 下，嵌入摩擦表面，相互接触和作用的 过程中，使材料产生迁移而造成的损耗 。一般指非金属,如石英砂，岩石等。
• 特征：摩擦表面沿滑动方向出现刻痕
1) 磨料磨损的分类 P39
• 以磨损接触物体表面来分类
– 两体磨料磨损，三体磨料磨损（滑动，滚动）
表面工程 Surface Engineering
第二章 摩擦腐蚀基本知识
授课教师： 马静
第二章 摩擦腐蚀基本知识
• 材料破坏的两大破坏形式： • 摩擦磨损 • 腐蚀
§2.1 摩擦与磨损
• 摩擦学：研究作相对运动表面及有关理论 和实践的科学技术
• 包括摩擦、磨损和润滑
• 当两个相互接触的物体在外力作用下产生 相对运动或具有相对运动趋势时，在接触 面间产生的切向运动阻力称为摩擦力，这 个阻力与运动方向相平行，这种现象称之 为摩擦。
3．按摩擦副表面的润滑状况分类
• (1)纯净摩擦 – 摩擦表面没有任何吸附膜或化合物时产生的摩擦称为 纯净摩擦。这种摩擦只有在接触面产生塑性变形使表 面膜破坏或在真空中摩擦时才能发生。
• (2)干摩擦(无润滑摩擦) – 在大气条件下，摩擦表面间名义上没有润滑剂存在时 产生的摩擦称为干摩擦，或称无润滑摩擦。
油膜 膜厚 比
• 4. 摩擦副处于高温、高速、低温、真空、 辐射等特殊环境条件下工作，可将摩擦分 为正常工况条件下的摩擦和特殊工况条件 下的摩擦
• 5. 根据产生摩擦的程度，将摩擦分为轻微 摩擦和严重摩擦等。
2.1.2 摩擦过程的主要影响因素
简要介绍影响干滑动摩擦的主要因素 • 1．材料性质
– 当摩擦副是同一种(或者性质非常接近的)材料，或是两种 有能形成固溶合金的金属时，摩擦较严重。