金属的磨损和接触疲劳

7.2 磨损模型
改善措施： (1)对于以切削作用为主要机理的磨粒磨损应增加材料硬度 (2)根据机件服役条件，合理选择耐磨材料 (3)除了提高材料本身硬度可增加抗磨料磨损性能外，还可进行感应加
热淬火、渗碳、氮化、表面喷镀与堆焊来提高耐磨性。 另外，经常注意机件防尘和清洗，防止大于1μm磨粒进入接触面
如生产中球磨机衬板与磨球，破碎式滚筒的磨损。
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7.2 磨损模型
•(3) 低应力划伤式的磨料磨损 • 它的特点是磨料作用于零件表面的应力不超过磨料的压溃强度， 材料表面被轻微划伤。如生产中的犁铧，及煤矿机械中的刮板输送机溜 槽磨损情况。
金属的磨损与接触疲劳
7.2 磨损模型
此外，从磨粒硬度与被磨材料硬度来看，若磨粒硬度高于被磨材 料的硬度，则属于硬磨粒磨损；反之，为软磨料磨损。
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7.4 接触疲劳
点蚀
金属的磨损与接触疲劳
7.4 接触疲劳
四、影响接触疲劳寿命的因素 接触疲劳寿命首先取决于加载条件，特别是载荷大小。此外，还与
许多其它因素有关，这里仅简叙其中若干有代表性的因素。 1、非金属夹杂物 2、马氏体含碳量 3、剩余碳化物颗粒大小和数量 4、硬度
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7.2 磨损模型
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7.2 磨损模型
• (2) 通过表面化学热处理，如渗硫、硫氮共渗、磷化、软氮化等 热处理工艺，使表面生成一化合物薄膜，或为硫化物，磷化物，含氮 的化合物，使摩擦系数减小，起到减磨作用也减小粘着磨损。 • (3) 控制摩擦滑动速度和接触压应力 • 此外改善润滑条件，提高表面氧化膜与基体的结合能力，降低表 面粗糙度等也都可以减轻粘着磨损。
7.2 磨损模型
改善措施： (1) 金属性质越是相近的，构成摩擦副时粘着磨损也越严重。 反之，金属间互溶程度越小，晶体结构不同，原子尺寸差别 较大，形成化合物倾向较大的金属，构成摩擦副时粘着磨损就 较轻微。 滑动轴承就是这样的例子，选用淬火钢轴与锡基或铝基轴瓦配 对。 在受力较小时，选用金属与塑料配对都能减小粘着磨损。
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7.3 磨损试验方法
• 1）实物磨损试验——结果可靠性高，但时间长，难于掌握和分析 • 2）试样磨损试验——时间短、成本低、易掌握和控制，但可靠性不高,
磨损试验机（图），通常用秤量法或测长法确定磨损量
金属的磨损与接触疲劳
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7.4 接触疲劳
一、接触破裂现象 接触疲劳——工件(如齿轮、滚动轴承，钢轨和轮箍，凿岩机活塞和钎 尾的打击端部等)表面在接触压应力的长期不断反复作用下引起的一 种表面疲劳破坏现象 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 宏观形态：接触表面出现许多针状或痘状的凹坑，称为麻点，也叫点 蚀或麻点磨损。有的凹坑很深，呈“贝壳”状，有疲劳裂纹发展线的 痕迹存在。
中国矿业大学徐海学院
Xuhai College , China University of Mining & Technology
第7章 金属的磨损
7.1 摩擦和磨损的基本概念
• 摩擦——两个相互接触的物体发生相对运动（或具有相对运动趋势） 时，在接触面间产生切向运动阻力的现象，该阻力即为摩擦力。
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7.2 磨损模型
• 其过程：粘着→剪断→转移→再粘着
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7.2 磨损模型
2、影响粘着磨损的因素及改善措施 材料特性、法向力、滑动速度、温度
(1) 脆性材料的抗粘着磨损能力比塑性材料高。 (2) 速度 (3) 粗糙度 (4) 温度 (5) 法向力
金属的磨损与接触疲劳
金属的磨损与接触疲劳
7.2 磨损模型
•(1)凿削式磨料磨损 • 其特点是磨料对材料表面有大的冲击力，从材料表面凿下较大 颗料的磨屑，如挖掘机斗齿及颚式破碎机的衬板。 •
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7.2 磨损模型
• (2)高应力辗碎式的磨料磨损 • 其特点是磨料与零件表面接触处的最大压应力大于磨料的压溃强度。
体磨损的情况是，磨料与一个零件表面接触，磨料为一物体，零件表面为 另一物体，如犁铧。而三体磨损，其磨损料介于两个滑动零件表面，或者 介于两个滚动物体表面，前者如活塞与汽缸间落人磨料，后者如齿轮间落 人磨料。这两种分类法最常用。
金属的磨损与接触疲劳
7.2 磨损模型
2、磨粒磨损分类 以力的作用特点来分： (1)凿削式磨料磨损 (2)高应力辗碎式的磨料磨损 (3)低应力划伤式的磨料磨损
7.4 接触疲劳
三、接触疲劳试验 接触疲劳试验机上进行，试验机目前国内常用的主要有单面对滚式，
双面对滚式和止推式等几种。
金属的磨损与接触疲劳
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7.2 磨损模型
磨损的分类：
磨损类 型
按磨损机理分
按磨损表面外观 可分为
磨粒磨损 粘附磨损 疲劳磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损 点蚀磨损 胶合磨损 擦伤磨损
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7.2 磨损模型
一、粘着磨损 1、粘着磨损机理 粘着磨损在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速度较小时发生 的。是由于缺乏润滑油，摩擦副表面无氧化膜，且单位法向载荷很大， 以致接触应力超过实际接触点处屈服强度产生的一种磨损——可用摩 擦机理来解释
磨粒磨损过程可能是磨粒对摩擦表面产生的切削作用、塑性变 形和疲劳破坏作用或脆性断裂的结果，还可能是他们综合作用的反映 ，而以某一损害为主。
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7.2 磨损模型
• 3、影响因素及改善措施 • 硬磨粒磨损：硬度 断裂韧度 晶粒组织 加工硬化 碳化物 • 软磨粒磨损：疲劳
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7.4 接触疲劳
二、接触疲劳类型和损伤过程 接触疲劳破坏分为点蚀、浅层剥落、深层剥落三种主要类型。
(1)点蚀 通常把深度在0.1-0.2mm以下的小块剥落叫做点蚀。裂纹 一般起源于表面。剥落坑呈针状或痘状。
(2)浅层剥落 其剥落深度一般为0.2-0.4 mm。 (3)深层剥落 这类剥落坑较深(＞0.4mm)、块大。一般发 生在表面强化的材料中，如渗碳钢中。
金属的磨损与接触疲劳
7.2 磨损模型
二、磨粒磨损 1、磨粒磨损机理 磨粒磨损是当摩擦副一方表面存在坚硬的细微突起，或者在接触 面之间存在着硬质粒子时所产生的一种磨损。 主要特征：摩擦面上有明显犁沟
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7.2 磨损模型
•2、磨粒磨损分类 以磨损接触物体的表面分类，分为两体磨料磨损和三体磨料磨损。两
• 磨损——由于机件之间相对摩擦的结果，引起摩擦表面逐渐有微小颗 粒分离出来形成磨屑，使接触表面不断发生尺寸变化与重量损失。磨 损是一个复杂的过程
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7.1 摩擦和磨损的基本概念
•机件正常运行的磨损过程一般分为三个阶段（如图）： •1、跑合阶段（磨合阶段） •2、稳定磨损阶段 •3、剧烈磨损阶段 •耐磨性——材料抵抗磨损的性能