摩擦磨损与润滑2解析

:(Catastrophic～)

零件经过长期使用后，配合间隙增大，性能和精度下降，润滑条件恶化，磨损量急剧增长。

磨损不仅是材料本身固有特性的表现，更是摩

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磨损。

机件磨损是无法避免的。但如何缩短跑合

期、延长稳定磨损阶段和推迟剧烈磨损的到来，磨损过程涉及到许多不同的学科领域，由于具

有跨学科的性质，至今还很难将它的规律解释清

楚。已经有很多学者对磨损进行了大量的研究。

年代，汤林森提出了分子磨损的

概念，他认为两个粗糙表面在接触摩擦过程中相

互接近，而一个表面上的原子被另一个表面俘获霍尔姆在上述基础上作了进一步的发展，他

指出摩擦材料的压缩屈服极限σ

(即硬度)对耐磨

b

L 粘着磨损的磨损系数，它表示一个微凸体在全部载荷接触下滑动时，产生一粒磨屑的概率，⑶磨损量与较软材料的压缩屈服极限（硬度）成反比；L ⑴磨损量与滑动距离成正比；

⑵磨损量与法向载荷成正比，而与表观面积无关；⑷滑动速度大体上对磨损量没有影响。

N

）与筑添（Tsukizoe ）的计算式—tg θ

）对阿查德方程的修正

罗厄考虑了表面膜的影响被定义为磨损系数。与接触产生的概率、摩擦副的材料、几何性质、表面膜的破损程度等因素有关。

L N K R b

ad v σ3=粘着磨损的特征以下时，磨屑基

，进入严重磨

损，特征是磨屑由金属之间

焊合后再剪断而产生的，表

明此时表面上在轻载时建立

的氧化膜破裂，磨损由亚表

后，由于表面

温度相当高，足够引起表面层

结构）

它将阻碍塑性变形的发展，建

，此时可使

表面层迅速变成硬化状态。在

应，而不发生金属转移。所以

粘着磨损的特征研究了载荷与速度对软钢-软钢无润滑条件下的磨损状态，表明磨损随工作条件的改变而发生转化。

区），氧化膜有可能破裂而

产生严重的金属转移及磨损。

区），由于温度升高，严重的表面软化现象又可以引起严重磨损。

区），则又出

讨论？

4.2.4防止和减轻粘着磨损的措施

1.合理选择摩擦副材料

磨料作用于表面的应力不超过磨料的压溃强度材料表面产生擦伤（或微小切削痕）。

磨料与金属表面接触处的最大压应力，大于磨一般金属材料被拉伤，韧

性材料产生塑性变形或疲劳，

（犁沟）

磨料对材料表面产生高应力碰撞

从材料表面上凿削下大颗粒的金属。被磨表面有较深的沟槽

4.3.2磨损机理

三种假说

⑴微量切削假说：磨损是由于磨料颗粒在金属表面发生的微量切削；

⑵疲劳破坏假说：磨损是由于磨料在金属表面上产生交变的接触应力引起；

⑶压痕假说：磨损是由于硬质磨料对塑性材料表面引起压痕，从表面上挤出的剥落物。在垂直方向的投影面积为πr 2（圆面积），软材料的。滑动时只有半个锥面（前22r b πσ水平方向的投影面积为一个三角形。磨损量：Q ＝nxrL,α

rtg H N

Q

低磨损状态；

为Ⅱ区，过渡

为Ⅲ区，严重磨损状

磨料和材料硬度对磨料磨损的

影响

由于条件不同，磨屑形成的机理也不同。

尖锐有棱角的磨料在塑性材料上连续切削。

被削表面塑性变形后留有沟槽，作用力大沟

作为低磨损率的判据。

摩擦副接触表面作滚动或滑动摩擦时，由于周期性载荷，使接触区产生很大的交变应力，导致表面发生塑性变形。在表层薄弱处引起裂纹，逐渐扩展并发生断裂而造成的点蚀或剥落，称为表面疲劳磨损。

点蚀的特征是初始裂纹出现在零件表面，表面裂纹逐渐扩展并产生疲劳破坏，材料破坏的深度浅，以甲壳虫状小片脱落，最后在零件表研究表面，当表面接触压应力较小（小于材

）、而摩擦系数较大时，表面疲劳磨损主要表现为点蚀。尤其当零件表面质量较

差时（如脱碳、淬火不足，有夹杂物等），更是

）当表面接触压应力较大（大

）、而摩擦系数较小时，

其初始裂纹往往在表面以下萌生并扩展，疲劳破

坏大都逐渐发生，材料呈片状脱落，破坏区较

大，这种表面疲劳磨损的形式称为剥落。

压增大，迫使裂纹扩展。

（３）表层疲劳剥落阶段

裂纹扩展的尺寸越大，裂纹形成封闭腔内的储油越多，作用于裂纹内壁的油压也越大。在多次重复作用下，裂纹扩大到使表层材料在其危险截面处折断并脱落，从而使零件表面形成麻点剥落。

在没有润滑油的情况下，由于摩擦表面的摩擦力更大，温度更高，使表面材料产生畸变，局部应力增大，从而使接触表面在高的压应力、摩擦力和热应力作用下，也会产生点蚀。

剥落的形成过程与点蚀相似，也可分为以下三个阶段：

随着循环作用次数的增加，微裂纹逐渐扩展，并产生与表面垂直或倾斜的

阿查德导出了表面疲劳磨损的磨损率方程：是表面疲劳磨损的磨损系数，它与材料发生

疲劳破坏的应力循环次数成反比，6

310~10--≤sf K ）认为接触的两表面相对滑动，硬表面的峰顶划过软表面时，软表面上每一点都经受一次循环载荷。在载荷的反复作用下，产生塑性变形。塑性变形沿着材料的应力场，扩展到距表面较因此在表面以下，金属出现大量位错，并在表层以下一定距离内将出现位错的堆积，如遇金属中的夹杂或第二相质点，位错遇阻，导致空位的形成和聚集，此处更易发生塑性流动。

这些地方往往是裂纹的成核区

域（见图）。表层发生位错聚集的

位置取决于金属的表面能和作用在

位错上正应力的大小。一般，面心

立方金属的位置比体心立方金属的

塑性流动的位置