材料磨损与耐磨材料ppt课件
第3章金属磨损ppt课件
pv准则
pv准则形式简单，常用在非流体润滑的滑动轴承等零件的 设计中，作为选择抗胶合材料的依据。 但是其数据离散范围较大，有时达到50%，因此准确性较 差。
pv [ pv]
式中，p为Hertz最大应力；v为相对滑动速度。 根据工况条件[pv]在3.2×103~1.5×105 MPa·m／s之间变化。
载荷与速度的乘积与摩擦副间传递的功率成正比，因此可 以认为，材料一定的摩擦副传递的功率是有限的。工程中 常常要限制摩擦副的pv值。
2. 表面温度
pv值与摩擦副传递的功率成正比，也就是与摩擦损耗的功 率成正比，摩擦过程中这些能量产生的热使表面温度升高。
产生的热量在接触表面间不是均匀分布的，大部分的热量 产生在表面接触点附近，形成了半球形的等温面。
而由于摩擦副体积远大于接触峰点，一旦脱离接触，峰点 温度便迅速下降，一般局部高温持续时间只有几毫秒。
润滑油膜、吸附膜或其他表面膜将发生破裂，使接触峰点 产生粘着，随后在滑动中粘着结点破坏。
这种粘着、破坏、再粘着的交替过程就构成粘着磨损。
3.3.1 粘着磨损的种类
1. 轻微粘着磨损 当粘着结点的强度低于摩擦副金属的强度时，剪切发生在
对于纯金属和各种未经热处理的钢材，耐磨性与材料硬度成 正比关系。
2. 相对硬度
磨料硬度H0与试件材料硬度H之间的相对值。 为了防止磨粒磨损，材料硬度应高于磨料硬度。
3. 载荷
外载荷对各种材料的磨粒磨损有显著影响。线磨损率与表面 压力成正比。
当压力达到转折值pc时，线磨损率随压力的增加变得平缓， 这是由于磨粒磨损形式转变的结果。各种材料的转折压力值 是不同的。
结合面上。此时虽然摩擦系数增大，但是磨损却很小，材料 迁移也不显著。
3-材料表面耐磨与减摩处理
• ③碳基复合材料：
• 用焦炭、石墨、碳墨为原料，混以沥青焦 油、合成树脂等粘结剂，经挤压成形后烧 结，形成多孔复合材料。
几种典型固体润滑材料的摩擦系数
固体材料的摩擦与磨损
• 相互接触的物体相对运动时产生的阻力， 称为摩擦。 • 摩擦存在于固体、气体和液体之间。 • 材料的磨损则指相对运动的物质摩擦过程 中不断产生损失或残余变形的现象。 • 显然，材料的摩擦与磨损是因果关系。
摩擦学三“定律”
第一定律：摩擦力与两接触体之间的表观 接触面积无关； 第二定律：摩擦力与两接触体之间的法向 载荷成正比； 第三定律：两个相对运动物体表面的界面 滑动摩擦阻力与滑动速度无关。
粘着磨损
• 磨损过程特点：摩擦面相对滑动时，固相 焊合点撕裂、断裂导致材料迁移 • 要求材料具备的性质 ：互相接触的摩擦副 材料溶解度低，表面抗热软化能力好，表 面能低
冲蚀磨损
• 磨损过程特点：含有固体粒子的流体冲击 固体表面，或流动液体中气泡破裂形成的 振动波使材料局部变形和流失的过程 。 • 要求材料具备的性质 ：在小角度冲击时要 有高硬度，在大角度冲击时要有高韧度
(4) 滚动摩擦
• 滚动摩擦与滑动摩擦状况和机理差别很大， 摩擦系数也比滑动摩擦系数小得多。
磨损机理
• 可以将磨损分为粘着磨损、磨粒磨损、疲 劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损、冲蚀(包括 气蚀)磨损和高温磨损七大类。
磨粒磨损
• 磨损过程特点：一个凸起硬面和另一表面 接触，或者在两个摩擦面之间存在或嵌有 硬颗粒，在相对运动中导致材料转移 • 要求材料具备的性质：有比磨粒更硬的表 面，较高的加工硬化能力
《材料的磨损原理》课件
轴承磨损案例
总结词
轴承是机械设备中的关键部件，其磨损机制和影响因素较为复杂。
详细描述
轴承在运转过程中，内外圈和滚动体之间会发生接触摩擦，导致磨损。主要的磨 损机制包括粘着磨损、疲劳磨损和微动磨损等。材料的硬度、成分、表面处理和 润滑条件等都影响轴承的耐磨性。
刀具磨损案例
总结词
刀具的磨损对其使用寿命和加工精度有重要影响，涉及多种因素和机制。
磨损的定义和分类
定义
材料磨损是指材料在相对运动过程中 ，由于机械、化学或热的作用而导致 的表面损伤或质量损失。
分类
根据磨损机制的不同，将磨损分为粘 着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲蚀 磨损和腐蚀磨损等类型，并简要介绍 各种类型的特点和影响因素。
02
CATALOGUE
材料磨损原理
粘着磨损
粘着磨损是指两个接触表面在相对运动时，由于粘着效应而产生摩擦力 使表面材料转移或粘附到对方表面或伴随摩擦产生剪切应力使材料表层 发生塑性变形、撕裂和脱落的现象。
疲劳磨损
疲劳磨损是指摩擦表面在交变应力或循环应力的作用下，由于疲劳裂纹的 萌生和扩展，最终导致材料脱落的现象。
疲劳磨损与材料的疲劳强度、应力集中、循环次数和表面粗糙度等因素有 关。
疲劳磨损常见于滚动轴承、齿轮和曲轴等机械零件。
腐蚀磨损
腐蚀磨损是指摩擦表面与腐蚀介质相互作用，引起表面材料腐蚀和脱落的现象。
提高耐磨性。
耐腐蚀材料
02
针对腐蚀性环境，选择耐腐蚀的材料，如钛合金、某些塑料等
。
复合材料
03
利用复合材料的优势，将不同材料的优点结合，提高整体耐磨
性。
表面处理
表面涂层
在材料表面涂覆耐磨涂层 ，如镀铬、喷涂陶瓷涂层 等。
模具摩擦磨损课件
2 摩擦与磨损
❖ 摩擦三种状态（干摩擦、边界摩擦及润 滑摩擦）与磨损。
❖ 关于摩擦，在有关方面课中已作过详细 分析，本课程不再赘述。这里仅就各种 摩擦状态下的磨损情况（有磨屑的产生） 简要予以说明。
1、干摩擦与磨损
干摩擦是指没有任何污染（表层吸 附物：油膜、氧或水分薄膜及其它非固 体的第三种物质薄膜）的固体之间的摩 擦。
控制磨损方法有：
保护层原则，包括使用润滑剂，表面膜， 油漆，电镀，磷化化学处理，火焰处理等。
转化原则，通过选择金属副、硬度、表 面光洁度、接触压力等使磨损由破坏性转化到 可容性。
更换原则，采用经济的可更换磨损元件， 以便在“磨坏”时予以更换。
以上这些方法不但适用于粘磨，而且也适 用于磨粒磨损。
二、磨粒磨损
会议上的调查报告指出：国家分给机械部
钢材有一半作为配件，而配件又大部分用于 维修。如1974年汽车产值16.6亿元，耗用 钢材27万吨，配件产值为14亿元，耗用钢 材23万吨，这其中绝大部分用于维修易磨 损件，可见磨损问题在我国也相当严重。
关于磨损研究是投资少、收益大。美 国机械工程协会报告讲：1976年美花在交 通运输、发电、透平机械和工业生产四个主 要领域中关于发展摩擦磨损方面研究费用为 2400万美元，而总节约量估计为美国每年 能源消耗的11%，相当于160亿美元。
如果在任一瞬间都有几个结点存在，则真实触
面 Ar 为：
d 2
Ar n ( 4 )
（2）
将（1）和（2）联立可得：
n
4 Ar
d 2
4W
3 ypd 2
（3）
再假定，在滑过等于结点直径d的距离后， 原结点撕裂，并同时形成新结点，因此在每单 位滑动距离中重新生成结点的次数必须为1/d， 而每单位滑动距离中重新生成结点的总数为：
材料的磨料磨损影响因素及提高耐磨性途径
磨料磨损的材料的影响因素及提高耐磨性途径1磨损相互接触的两个物体有相对运动或相对运动的趋势时，在接触界面上出现阻碍相对运动，因摩擦而造成的物体的损耗。
2磨料磨损物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括硬金属）相互摩擦引起表面材料损失。
3磨料磨损机理磨料磨损机理就是研究磨料颗粒与材料表面相互作用过程的物理化学变化规律，包括磨损系统中各参变量变化对磨损持性的影晌规律。
材料特性和材料与磨料相互作用时的接触应力、接触时相对运动速度、环境介质等外部参数，在不同工况下材料的耐磨性能是不同的。
要根据具体工况条件选用材料，不能不加分析的按照一个固定模式选材。
4磨料磨损的影响因素4.1材料特性的影响4.1.1 材料硬度对耐磨性的影响材料的相对耐磨性和材料的硬度成正比。
4.1.2 材料磨损表面硬度对耐磨性的影响金属材料经过磨料磨损后，它的表面硬度都有所提高，其耐磨性和磨后硬度相关，和原始硬度无关。
4.1.3 磨料硬度与材料硬度比值对耐磨性的影响当磨料的硬度比材料的硬度高得多时，材料的磨损率几乎相同。
金属材料的相对磨损并不随磨料的硬度而增加。
这时磨损率只决定于材料本身的硬度。
4.1.4 材料磨后硬度与磨料硬度比值对耐磨性的影响金属材料经过变形而可能获得的最高硬度与磨料硬度的比值是判断材料耐磨性的较好参量。
4.1.5材料的断裂韧性对耐磨性的影响材料的硬度和断裂韧性的良好配合，可获得材料对磨料磨损的高的耐磨性。
4.2磨料特性的影响4.2.1磨料颗粒形状的影响在滑动磨料磨损过程中的主要机理是显微切削，磨料颗粒像刀具那样的切削金属材料面产生磨屑。
磨料颗粒棱角的不同，在载荷作用下刺人材料表面的深浅不同；在滑行过程中磨损机理的不同(是切削还是犁沟变形)，都会使材料的磨损率不同。
4.2.2磨料硬度的影响硬磨料磨损，Hm/Ha≤0.5-0.8，增加材料的硬度对其耐磨性增加不是很大。
软磨料磨损，Hm/Ha＞0.5-0.8，增加材料的硬度Hm，会迅速提高耐磨性。
摩擦学第五章磨损ppt课件
实际的磨损现象大都是多种类型磨损同时存在；或磨损状态随工 况条件的变化而转化。
摩擦学第五章磨损
9
第二节 粘着磨损
一、定义及其过程
1、定义：
(1) 在摩擦副中，相对运动的摩擦表面之间，由于粘着现象产生材料转移
此外，磨损率与滑动速度无关。
摩擦学第五章磨损
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金属的粘着磨损的磨损系数
润滑状况 相同 无润滑 15X10-4
金属/金属
相容
部分相容和 部分不相容
不相容
金属/ 非金属
5X10-4
1X10-4 0.15X10-4 1.7X10-6
润滑不良 30X10-5 10X10-5
润滑良好 润滑极好
30X10-6 10X10-7
假定磨屑半径 ，产生磨屑的概率 ，则滑动 距离磨损体积：
摩擦学第五章磨损
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分析
粘着磨损的体积磨损率与法向载荷N (或正压力p)成正比，而与软金属材 料的屈服强度(或布氏硬度HB值)成反比。
当正压力
时，会使磨损加剧，产生胶合或咬死。
因此，在设计时应保证正压力不超过材料的布氏硬度的三分之一。
体积磨损率随着粘着磨损的磨损系数的增大而增大，而后者主要取决于摩 擦表面的润滑状况和两滑动金属相互牢固地粘着的趋向。
相溶性好的材料 材料塑性越高，粘着磨损越严重
脆性材料的抗粘着能力比塑性材料高 脆性材料：正应力引起，最大正应力在表面，损伤浅， 磨屑也易脱落，不堆积在表面。 塑性材料：剪应力引起，最大剪应力离表面某一深度， 损伤深。
摩擦学第五章磨损
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三、防止和减轻粘着磨损的措施
第五章-减摩、耐磨及摩阻材料课件
自润滑性能与环境条件密切相关，在潮湿大气中， 能吸附空气中的水蒸汽， 降低摩擦系数，在干燥 条件下，减磨性能较差， 不适宜用作真空或干燥 条件下工作的减摩材料。
导电、导热和热稳定性很好，用作高温润滑剂及 电接触材料。
PPT 课件
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b.二硫化钼：
层状结构的六方晶体， 晶体内两层硫原子中间夹 一层钼原子， 层内原子以共价键结合，层层间以范 德华键结合，易发生层间滑动。
硫原子与金属表面的粘着结合力相当强，能形 成一层牢固的润滑薄膜， 承载能力大于石墨。
在潮湿环境中表面化学活性易发生变化，在晶 体表面形成无定形硫，同时在晶体活性棱面上形成 氢键，阻碍晶体发生滑动，增加摩擦系数。因此， 二硫化钼在干燥条件下，具有优良的减摩性。
PPT课件
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四、摩阻材料
1、定义：
摩阻材料又称制动材料或刹车材料， 是用于各种运输工具及各种机器设备 的制动器、离合器和摩擦传动装置上， 摩阻材料的性能直接关系到部件的工 作能力和可靠性。
(4)足够的强度；
(5)导热性好、热膨胀系数小、抗腐蚀好，与油膜 的吸附能力强。
PPT课件
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2、常用的金属减摩材料
(1) 巴氏合金：
巴氏合金是最早应用于滑动轴承上的减摩材料， 它是以锡或铅为基体的软合金，因主要用于轴瓦， 也 称轴承合金。按组成的主要元素分，有锡基和铅基两 类。
a.锡基轴承合金： 锡基合金的硬度较低(HB13-32)，熔点也较低(240
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%。
PPT课件
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(3) 石墨钢 石墨钢综合了钢和铸铁的优点， 既有良好的耐
《摩擦磨损试验》课件
目录 CONTENTS
• 摩擦磨损试验概述 • 摩擦磨损试验的种类 • 摩擦磨损试验的设备与材料 • 摩擦磨损试验的结果分析 • 摩擦磨损试验的应用 • 摩擦磨损试验的发展趋势与展望
01
摩擦磨损试验概述
摩擦磨损试验的定义
摩擦磨损试验
通过模拟实际工况，对材料或零件进行摩擦和磨 损性能测试的方法。
摩擦系数的确定
摩擦系数的测量
通过测量试样与对磨材料在一定压力 和速度下的摩擦力与正压力之比得到 摩擦系数。
摩擦系数的确定
根据测量的摩擦力与正压力之比，可 以得到摩擦系数随时间的变化曲线， 从而分析摩擦系数的变化规律。
表面形貌的分析
表面形貌的观察
通过光学显微镜、扫描电子显微镜等手 段观察试样表面在摩擦过程中的形貌变 化。
摩擦磨损试验可以研究材料的摩擦学 行为，揭示其摩擦磨损机制，为新型 耐磨材料的研发和应用提供理论支持 。
在石油化工中的应用
石油化工设备常常需要在高温、高压、腐蚀等恶劣环境下工作，其摩擦磨损性能对生产安全和经济效 益具有重要影响。
摩擦磨损试验可以研究石油化工设备的摩擦磨损机理，为其材料选择、设计和优化提供依据，提高设 备的安全性和可靠性。
开展多学科交叉研究
探索微观摩擦磨损机制
利用先进的微观观测手段，深入探索摩擦磨损的微 观机制，为新型试验技术的发展提供理论支持。
结合材料科学、物理学、化学等多学科知识 ，开发新型的摩擦磨损试验技术与方法。
开发智能化试验系统
结合人工智能和机器学习技术，开发能够自 动识别、预测摩擦磨损行为的智能化试验系 统。
复合摩擦磨损试验
总结词
同时模拟滑动和滚动摩擦以及不同润滑条件下的摩擦和磨损行为。
材料力学性能第七章金属的磨损ppt课件
➢ 根据剥落裂纹起始位置及形态不同，分为：
➢ (1) 麻点剥落（点蚀）
➢ (2) 浅层剥落
➢
(3) 深层剥落（表面压碎）
46
2. 接触应力
➢ 两物体相互接触时，在表面上产生的局部压入应力称 为接触应力，也称为赫兹应力。
➢ 线接触（齿轮）与点接触（滚珠轴承）
上图为温度对胶合磨损的影响，可以看出， 当表面温度达到临界值(约80℃)时, 磨损量 和摩擦系数都急剧增加。
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润滑油、润滑脂的影响
在润滑油、润滑脂中加人油性或极压添加剂能提高润 滑油膜吸附能力及油膜强度，能成倍地提高抗粘着磨 损能力。
油性添加剂是由极性非常强的分子组成，在常温条件 下，吸附在金属表面上形成边界润滑膜，防止金属表 面的直接接触，保持摩擦面的良好润滑状态。
磨损是一个复杂的系统工程
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机件正常运行的磨损过程
（a）磨损量与 时间或行程关系曲线；
（b）磨损速率与 时间或行程关系曲线
7
3. 磨损的分类方法
粘着磨损 磨粒磨损
冲蚀磨损 疲劳磨损 微动磨损 腐蚀磨损
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§7.2 磨损模型
一、粘着磨损 1. 磨损机理 ➢定义：在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速 度较小（钢小于1m/s）时发生的， ➢原因：缺乏润滑油，摩擦副表面无氧化膜，且单 位法向载荷很大，σ接触＞σs又称咬合磨损
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主轴转速 ： 60r/min ～ 12000r/min
主轴转速示值准确度： ± 2r/min
高温炉温度范围： 室温～ 800℃；
高温炉密封性能： 在连续充入氮气（纯度
99.9%以上）的条件下，炉内 氧气含量应能达到1%以下。 最大负荷：
工程材料的耐磨性能与材料磨损机理研究
工程材料的耐磨性能与材料磨损机理研究引言工程材料是各个行业中不可或缺的重要组成部分，其性能直接影响着产品的质量和寿命。
在工业生产过程中，材料的磨损问题一直是一个极具挑战的领域。
磨损导致材料失去原有的形状和功能，进而影响设备的性能。
因此，研究工程材料的耐磨性能和磨损机理对于解决这一问题具有重要意义。
一、材料的耐磨性能材料的耐磨性能是指材料在受到磨损作用时能够保持其原有性能和形状的能力。
耐磨性能是工程材料的一项重要指标，直接关系到材料在使用过程中的寿命和可靠性。
各种工程材料具有不同的耐磨性能，容器材料、建筑材料、造船材料等多种领域都需要考虑耐磨性能的问题。
1.1 耐磨性能测试方法为了评估材料的耐磨性能，科学家们发展了多种测试方法。
其中，最常用的方法是滑动磨损测试、刮擦磨损测试和冲击磨损测试。
滑动磨损测试通过模拟材料在实际工作条件中的滑动摩擦来评估材料的耐磨性能。
刮擦磨损测试则是以刮削行为为基础，通过刮擦材料来模拟材料受到的磨损情况。
冲击磨损测试则是通过在一定速度下对材料进行冲击来测试其抗冲击磨损性能。
1.2 影响耐磨性能的因素除了测试方法外，材料的耐磨性能还受到多种因素的影响。
首先是材料本身的物理化学性质，例如硬度、强度、韧性等。
材料的硬度越高，通常意味着它具有更好的耐磨性能。
其次是材料的结构，例如晶体结构和晶界结合等。
不均匀的结构容易引起应力集中，从而增加磨损的概率。
此外，材料的表面处理和涂层技术也对耐磨性能有着显著影响。
通过表面冶金处理和涂层技术，可以大大提高材料的耐磨性能。
二、材料磨损机理材料磨损机理研究是理解材料磨损现象并提出相应措施的基础。
磨损过程通常包括磨料的侵入、微裂纹的产生和扩展，以及材料的疲劳破坏等。
通过研究材料磨损机理，可以更好地理解和解决材料磨损问题。
2.1 磨料颗粒的侵入和疲劳破坏磨料颗粒是导致材料磨损的主要原因之一。
当磨料颗粒与材料表面接触时，产生的应力和压力会导致材料表面的塑性变形和微裂纹的产生。
摩擦磨损与耐磨材料
摩擦磨损与耐磨材料姓名：李英杰班级：材控13-2学号：201301021048Cr—Mn-N奥氏体一铁素体不锈钢的空蚀1、概述：（1）空蚀原理：抛光表面在空蚀气泡溃灭作用下产生空蚀凹坑，随后叠加并扩展，表面出现塑性变形，产生加工硬化和应力，但表面易发生塑性流变，对高应变速率不敏感，所以空蚀孕育期长，空蚀扩展较慢，抗空蚀性能较好。
空蚀发生时材料表面会产生疲劳裂纹并向内部扩展，引发疲劳断裂和脱落，之后裂纹继续向材料内部扩展，导致进一步破坏。
空蚀发生后表面粗糙度明显变大【1】。
（2）研究历程：为了减轻水轮机过流部件的空蚀损伤，过去的几十年里在材料科学与工程领域，人们一直致力于开发具有抗空蚀损伤高性能的新材料，其中从60 年代发展起来的 Cr-Ni—MO系不锈钢就具有比传统材料更好的抗空蚀性[l] 由于这些 Cr-Ni-Mo 系不锈钢含有较多稀缺的金属镍,成本很高，而且抗含沙河流中泥沙磨损的性能也不理想，故开发价格低廉 (无镍或低镍) 且性能优异的水轮机过流部件用不锈钢具有极其重要的实际意义．早在 2O 世纪 3O 年代初期一些国家就开始了Cr—Mn-N不锈钢代镍的探索性研究，并列入国家标准[2]．Cr-M n-N系列不锈钢在化工、石油以及制药等工业中如今已经部分代替Ni-Cr 不锈钢．为了降低现有水轮机用 Cr-Ni-Mo系不锈钢的成本和提高抗多相流损伤的性能，我国及国外的一些研究者也将目光转向了 Cr-Mn—N系列不锈钢，并开展了该类不锈钢的抗空蚀和冲刷腐蚀等多相流损伤的研究工作，已取得了一定的成果，展示了其作为水轮机用金属材料的良好前景[2,4-7]。
2、实验研究：0Cr13Ni5M o不锈钢热处理工艺为 1000 ℃正火，500 ℃回火，组织为回火马氏体 Cr—Mn—N 奥氏体一铁素体不锈钢为锻后固溶态．根据两种钢材的化学成分和硬度． Cr—Mn—N奥氏体一铁素体不锈钢组织中铁素体体积含量为19％．实验设备为美国 M isonix 公司生产的 X12020 型超声振荡空蚀实验机，该设备的振动频率为20 kH z峰一峰振幅为60 m，试样的前端即受到空蚀破坏的表面直径为 19．1 m m ，试样的后端加工成螺纹，用来将试样固定在设备的变幅杆上．为了减轻腐蚀因素的影响，选择蒸馏水为实验介质．实验介质放在冷凝器中进行冷却．试样经研磨和抛光后用丙酮超声清洗并烘干，然后用分度值0．1 m g 的分析天平称重．空蚀进行一定的时间后对试样再次称重．对空蚀前和空蚀不同时间后的试样表面进行扫描电镜观察和 X 射线衍射分析．测量空蚀进行一定时间后试样横截面距表层不同距离处的显微硬度值．对不同空蚀时间后的 X 射线衍射结果根据文献【9】计算出空蚀表面铁素体相的含量．3、空蚀引起的Cr—Mn-N奥氏体一铁素体的变化3.1累积空蚀失重和失重率Cr—Mn—N 不锈钢的空蚀失重率随时间的变化特点可分为三个阶段．在空蚀的初期 (0—5 m in)，空蚀失重率迅速增加，在试样表面发生材料的脱离；在第二阶段 (5—30 m in)，材料的空蚀损伤程度减缓，空蚀失重率迅速下降；在第三阶段 (30 m in 以后) 材料的空蚀失重率缓慢地增加．具有高的抗空蚀性能。
7-材料磨损与耐磨材料(第3章粘着磨损)4详解
§3.1.2 粘着磨损一般规律
图(b)表示两个摩擦表面相对滑动时，由于摩擦力的 作用，在表层产生塑性流动(实线表示)，表层的缺陷 不断扩展。表面接触部位发生金属间的粘着。
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§3.1.2 粘着磨损一般规律
图(c)表示表面层内的裂缝扩展到表面，金属从表面 撕裂下来，形成磨粒。一些金属粘着在另一个金属表 面。图(d)是磨损后形成的新表面。
2
Chapter 3: 材料的磨损机理
图(b)为磨粒磨损，主要特征是磨损表面有明显的 划痕或犁沟，磨损物为条状或切屑状，常见于农用犁 铧、斗齿等。
3
Chapter 3: 材料的磨损机理
图(c)是接触疲劳磨损，主要特征为磨损表面有裂 纹、小坑等，磨损产物为块状或饼状，通常在滚动轴 承、齿轮的表面发生较普遍。
将粘附对摩件金属，发生“金属转移”，即发生”物质 转移”。
在以后的摩擦过程中，附着物碾转于对磨件的表面之 间，有些粘附物在反复的摩擦中可能由金属表面脱落下 来→磨屑。
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§3.1.1 粘着磨损的概念
粘着磨损也称咬合(胶合)磨损。磨损产物通常呈小 颗粒状，从一物体表面粘附到另一个物体表面上，然 后在继续的摩擦过程中，表面层发生断裂，有时还发 生反粘附．即被粘附到另一个表面上的材料又回到原 来的表面上，这种粘附反粘附往往使材料以自由磨屑 状脱落下来。粘着磨损产物可以在任意的循环中形成。 粘着以后的断裂分离，并不一定在最初的接触表面产 生。
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§3.1 粘着磨损
• §3.1.1 粘着磨损的概念 • §3.1.2 粘着磨损一般规律 • §3.1.3 粘着磨损分类 • §3.1.4 粘着磨损表达式与定律 • §3.1.5 影响粘着磨损的因素
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§3.1.2 粘着磨损一般规律
《材料摩擦磨损》课件
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《材料摩擦磨损》ppt 课件
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目 录
• 引言 • 材料摩擦学基础 • 材料磨损的机理 • 材料耐磨性的评价 • 材料摩擦磨损的实验研究 • 材料摩擦磨损的研究进展
PART 01
引言
摩擦与磨损的定义
摩擦
是两个接触表面在相对运动时，由于 表面间的切向阻力所引起的相互作用 的力。
粘着磨损
由于接触表面间粘着力作用， 导致材料从一个表面转移到另 一个表面。
疲劳磨损
在循环应力作用下，材料表面 产生疲劳裂纹和剥落。
微动磨损
在微小振幅的振动下，接触表 面产生氧化膜破裂和材料转移 。
磨损的影响因素
硬度与强度
硬度与强度较高的材料具有较 好的耐磨性。
表面粗糙度
表面粗糙度较大时，容易发生 粘着磨损和磨料磨损。
详细描述
材料摩擦学主要研究材料在摩擦过程中表现出的各种性质和行为，包括摩擦力、磨损率、摩擦系数等，以及这些 性质和行为与材料本身性质、表面形貌、环境条件等因素之间的关系。
材料摩擦学的原理
总结词
材料摩擦学的原理主要包括分子间的相互作用、表面能与表面张力、粘着与粘 着磨损等。
详细描述
分子间的相互作用是材料摩擦学的基础，表面能与表面张力决定了材料表面的 润湿性和摩擦系数。粘着是指两个接触表面之间的吸引力，粘着磨损则是由于 粘着效应导致的材料转移和粘着结点断裂等现象。
摩擦系数
通过测量材料在摩擦过程中的摩擦系数来评 价耐磨性。
表面粗糙度
通过测量材料摩擦后的表面粗糙度变化来评 价耐磨性。
耐磨性的影响因素
材料硬度
第6章-金属材料的表面摩擦与磨损ppt课件
6.1 摩擦
4.2 边界摩擦 Boundary Friction 物理吸附膜 ✓ 矿物润滑油中常含有一些极性物质，其分子的一端是带有强电荷 的极性团，与金属表面亲和力强，在金属表面形成单层分子或多 层分子的吸附膜。 ✓ 因此, 摩擦发生在金属表面的极性分子的非极性端, 从而有效地 防止摩擦表面的直接接触, 减少了摩擦。
0-t1
t1-t2
t2-t3
时间
6.2 磨损
1. 磨损 磨损不仅是材料本身固有特性的表现, 更是摩擦学系统特性的反映。 因此, 磨损也具有条件性和相对性 ✓ 磨损的这种特性和摩擦很相似, 因而也可用类似的表达式来表示, 即：
wf(x,s)
✓ 同一种机器零件在不同机器中会产生不同类型或不同程度的磨损。 ✓ 即使在同一台机器中, 不同工况也会导致不同程度甚至不同类型的
6.2 磨损
2. 粘着磨损 在摩擦副中, 相对运动的摩擦表面之间, 由于粘着现象产生材料转 移而引起的磨损, 称为粘着磨损。 ✓ 这类磨损一般发生在相互滑动(或转动)的干摩擦表面上, 即在表面上 的某些微突体产生固相焊合, 严重时还会出现摩擦副完全“咬死”的 现象。 如:在润滑状况恶化的条件下, 柴油机烧轴瓦就是这种磨损的典型例子。 ✓ 有两种粘着(焊合)：①冷焊粘着；②热局部焊合粘者 粘着磨损过程 ⑴ 载荷、速度小 ⑵ 载荷、速度较大 ⑶ 变形、断裂及材料转移 ⑷ 新粘着点产生
磨损指标: 磨损量指标：磨损量、磨损率
几何形状指标：平面度、圆度、圆柱度
✓ 平面度: 公差带是距离为公差值t 的两个平行平面之间的区域。 ✓ 圆度: 半径差为公差值t的两个同心圆之间的区域。 轴颈的圆度误差
可以采用外径千分尺测量指定平面两个相互垂直的直径, 其半径差 就是圆度误差。
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§3.2.2 磨粒磨损的分类
第二，高应力磨粒磨损也称碎式磨粒磨损，如下图所示。
当磨粒与材料之间接触 压应力大于磨粒的压溃强度 时，韧性材料产生塑性变形 或疲劳，脆性材料则发生碎 裂或剥落。
磨损的磨粒在压碎前， 几乎没有滚动和切削，对被 磨表面的主要作用由接触处 集中压应力造成。
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对塑性材料，就像打硬度一样，磨粒使材料表 面发生塑性变形，许许多多“压头”对材料表面作用， 使之发生不定向流动，最后由疲劳而破坏。对于脆硬 材料，几乎不发生塑性流动，磨损主要是脆性破裂的 结果。典型零件是滚式破碎机中的辊轮等（见右图）。
模型计算的3个假设： 材料不发生塑性变形（刚体） 硬质磨粒简化为圆锥体 磨损过程为简单滑动
V：磨损体积 r： 磨粒圆锥
体半径
x ：磨粒压入 材料内深度
l(L)：滑动距离
1 V 2r x L r x19 L
2
§3.2.3 磨粒磨损基本模型与原理
因为磨粒压入金属材料内的深度，取决于压力的大小和 材料硬度的比值，所以
1
2
3
4
5
6
13
§3.2.2 磨粒磨损的分类
（2）根据使用条件，还有如下分类： 冲击磨粒磨损：磨粒（通常是块状）垂直或以一定
的倾角落在材料表面上。其情况与冲蚀磨损相似，但局 部应力要高得多。
冲蚀磨粒磨损：材料同含有固体颗粒的液体作相对 运动，在表面造成的损耗。
气蚀-冲蚀磨粒磨损：固体同液体作相对运动，在气 泡破裂区产生高压或高温而引起的磨损，并伴有流体与 磨粒的冲蚀作用。
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硬颗粒或凸出物一般为：非金属材料，如石英砂、矿 石等，也可能是金属，如落入齿轮间的金属屑等。
磨粒磨损几乎没有一种是单一磨损机理引起的，经常 是多种磨损机制综合作用的结果，而且随着磨损条件 的变化，可能从一种机制转化为另一种机制。
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磨粒磨损Abrasion (Abrasive Wear)的2个层次：
磨粒磨损是一种常见的磨损形式，也是最重要的磨损类型。 （1）一般将磨粒磨损分为三大类： 第一、低应力擦伤式磨粒磨损，如图1.3-20。
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低应力磨粒磨损—— 磨粒与材料表面间的作用力小于磨粒本身压溃强度时的力。 磨损结果是在材料表面只发生微小的划痕（擦伤），既不使磨粒 破碎又能使材料不断流失的磨损方式，宏观可见磨损表面比较光 亮，高倍观察可见微细的磨沟或微坑一类磨损。典型零件如农机 具的磨损、运输过程的溜槽、漏斗、料车等。
§3.2.1 磨粒磨损的概念 §3.2.2 磨粒磨损的分类 §3.2.3 磨粒磨损基本模型与原理 §3.2.4 磨粒磨损的影响因素
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§3.2.3 磨粒磨损基本模型与原理
（1）磨粒磨损的简化模型： Rabinowicz （拉宾诺维奇）在1966年提出磨粒磨损简化
模型，如下图所示。并导出定量计算公式：
x rtg P s r2, r2 P / s
设屈服极限与硬度相等，则
r2 P/ H
θ—磨粒圆锥体夹角 P—法向载荷； H—金属材料的硬度；
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§3.2.3 磨粒磨损基本模型与原理
V 1 2r x L r x L 2
x rtg
r2 P/ H
粗糙表面上的硬微凸体对相对较软的摩擦配副表 面的划伤；
材料的工作表面随硬质颗粒的压入和摩擦所造成 的磨损。
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§3.2 磨粒磨损
§3.2.1 磨粒磨损的概念 §3.2.2 磨粒磨损的分类 §3.2.3 磨粒磨损基本模型与原理 §3.2.4 磨粒磨损的影响因素
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§3.2.2 磨粒磨损的分类
第一篇 材料磨损基础
Chapter 1: 材料的磨损 Chapter 2: 固体表面结构与接触特性 Chapter 3: 材料的磨损机理
1
CHAPTER 3: 材料的磨损机理
§3.1 粘着磨损
§3.2 磨粒磨损
§3.3 腐蚀磨损
§3.4 疲劳磨损
§3.5 冲蚀磨损
§3.6 微动磨损
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§3.2 磨粒磨损
§3.2.1 磨粒磨损的概念 §3.2.2 磨粒磨损的分类 §3.2.3 磨粒磨损基本模型与原理 §3.2.4 磨粒磨损的影响因素
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§3.2.1 磨粒磨损的概念
磨粒磨损是硬的磨(颗)粒或硬的凸出物在与摩 擦表面相互接触运动过程中，使表面材料发生损耗 的一种现象或过程。
（5）根据相对硬度
软磨粒磨粒磨损：Hm/Ha>0.8
硬磨粒磨粒磨损： Hm/Ha<0.8 a：磨粒 m: 材料
（6）根据表面损伤形貌 擦伤型磨粒磨损 刮伤型磨粒磨损 研磨型磨粒磨损 凿削型磨粒磨损 犁皱型磨粒磨损 微观裂纹型磨粒磨损
（7）根据磨损机理 塑性变形磨粒磨损
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断裂磨粒磨损
§3.2 磨粒磨损
V / L rx r2tg r2tg / tg P / H
V P tg
L H
令 Kabr tg /
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§3.2.3 磨粒磨损基本模型与原理
则： V Kabr P LH
V
K abr
PL H
Rabinowicz （拉宾诺维奇）模型物理意义：在一 定磨粒条件下，单位距离内磨损体积与施加载荷成 正比，而与材料的硬度成反比。它与阿查德方程相 似．即磨损量与载荷和滑动距离成正比，而与被磨 材料的硬度成反比。
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§3.2.2 磨粒磨损的分类
第三，凿削式磨粒磨损，如图所示。 凿削式磨损的产 生主要由于磨粒中的磨粒包含大块磨粒．而且具有尖锐 棱角，对材料表面进行高应力和伴随冲击作用，使材料 表面撕裂出很大的颗粒或碎块，被磨材料表面形成较深 的犁沟或深坑，经常在运输或破碎大块磨粒时发生。
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请根据宏观图片辨别磨粒磨损的种类，并说明理由：
腐蚀磨粒磨损：同环境条件发生化学或电化学反14应， 而磨损是材料损失的主要原因。
请根据宏观图片，结合工况，辨别磨粒磨损的种类，并说明理由：
叶轮
密封环
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§3.2.2 磨粒磨损的分类
（3）根据接触条件 两体磨粒磨损：颗粒直接作用于材料表面 三体磨粒磨损：颗粒处于两个被磨材料表面间。
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§3.2