金属的磨损PPT课件

▪ 正常情况下轴在滑动轴承中运转，是一流体润滑情况，轴 颈和轴承间被一楔形油膜隔开，这时其摩擦和磨损是很小 的。但当机器启动或停车，换向以及载荷运转不稳定时， 或者润滑条件不好，几何结构参数不恰当而不能建立起可 靠的油膜时，轴和轴承之间就不可避免发生局部的直接接 触，处于边界摩擦或干摩擦的工作状态，这时轴承就要考 虑粘着磨损。
▪ 磨损通常是有害的，它损伤零件工作表面，影响机械设备 性能，消耗材料和能源，并使设备使用寿命缩短。预先考 虑如▪ 另一方面，磨损也并非全都是有害的，工程上常利用磨损 的原理来减小零件表面的粗糙度，如磨削、研磨、抛光、 跑合等。
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2004 年底由中国工程院和国家自然科学基金委共同组织 的北京摩擦学科与工程前沿研讨会的资料显示，磨损损失了 世界一次能源的三分之一，机电设备的70 %损坏是由于各 种形式的磨损而引起的。2007年我国的 GDP只占世界的6 %，却消耗了世界的30 %以上的钢材；我国每年因摩擦磨 损造成的经济损失在 1000 亿人民币以上，仅磨料磨损每年 就要消耗300 多万吨金属耐磨材料。可见减摩、抗磨工作具 有节能节材、资源充分利用和保障安全的重要作用，越来越 受到国内外的重视。
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模块一 金属磨损的概念
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一、磨损的概念
▪ 金属摩擦表面相对运动，表面不断发生损耗或产生塑性变 形，使金属表面状态和尺寸发生改变的现象称为磨损 （abrasion）。
▪ 磨损表现为表面不断有细小颗粒被分离出来而成为磨屑， 以及在摩擦载荷作用下，金属表面性质（金相组织、物理 化学性能、力学性能）和形状的（形貌和尺寸、粗糙度、 表面层厚度）变化。
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二、磨损过程
▪ 在机械的正常运转中，磨损过程大致可分为三个阶段：
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三、金属的耐磨性
▪ 耐磨性（abrasion resistance）是材料抵抗磨损的性能，这是一个系 统性质。迄今为止，还没有一个统—的、意义明确的耐磨性指标，通 常用以下三种方法表征金属的耐磨性。
（1）磨损量 在规定条件的作用下,经过规定时间的磨损后,样品表面的 损耗程度称为磨损量（W）。磨损量可通过测量长度、体积或质量的 变化而得到，并相应称它们为线磨损量、体积磨损量和质量磨损量。 若测量单位摩擦距离、单位压力下的磨损量等，则称为比磨损量。磨 损量越小，耐磨性越高。 (2) 耐磨性 磨损量的倒数称为耐磨性，即ε=1/W。ε值越大，材料的 磨损抗力越大，与通常的概念相一致。 (3) 相对耐磨性 指在同样条件下，标准试样（Pb-Sn合金）的磨损量 与被测试样磨损量的比值称为相对耐磨性。相对耐磨性的倒数称为磨 损系数。
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模块二 金属的磨损类型
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▪ 通常,按照磨损机理和磨损系统中材料与磨料、材料与 材料之间的作用方式划分,磨损的主要类型可分为磨料 磨损、粘着磨损、腐蚀磨损和疲劳磨损（接触疲劳）四 种基本类型。
▪ 但磨损过程十分复杂，有许多实际表现出来的磨损现象 不能简单地归为某一种基本磨损类型，而往往是基本类 型的复合或派生，如气蚀磨损、冲蚀磨损和微动磨损等。
▪ 虽然磨损过程是一个渐进的过程，但正常情况下磨损直接
的结果也并非灾难性的。近二三十年国外把摩擦、润滑和
磨损，构成了一门独立的边缘学科叫摩擦学，但从材料学
科特别是从材料的工程应用来看，人们更重视研究材料的
磨损。
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▪ 金属磨损并非单一的力学过程。引起磨损的原因既有力学 作用，也有物理和化学作用，因此，摩擦副材料、润滑条 件、加载方式和大小、相对运动特性(方式和速度)以及工 作温度等诸多因素均影响磨损量的大小，所以，磨损是一 个复杂的系统过程。
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能力知识点2 磨料磨损
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一、磨料磨损的概念
▪ 由于一个表面硬的凸起部分和另一个表面接触，或者在 两个摩擦面之间存在硬的颗粒，或者这些颗粒嵌入两个 摩擦面中的一个面里，在发生相对运动后，引起表面材 料损失的现象称为磨料磨损(abrasive wear)。
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(3)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。
(4)改善润滑条件，如在润滑油中添加极压剂。 (5)粘着磨损严重时表现为胶合。
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三、粘着磨损失效举例
▪ 内燃机中的活塞环和缸套衬这一运动的摩擦副，如不考虑 燃气介质的腐蚀性，主要表现为粘着磨损。
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零件是个轴瓦，与铸铁的轴摩擦抱死。材料是铝合金。怀疑是杂
质进入到两个零件的结合面，引起表面破坏，从而导致抱死。个人
怀疑是铝杂质进入，造成粘着磨损造成。
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二、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 ▪ 材料特性的影响：
(1)脆性材料的抗粘着磨损能力比塑性材料高。 (2)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。
第七单元 金属的磨损
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本单元导读
▪ 各类机器在工作时，其各零件相对运动(滑动、滚动，或 滚动+滑动)的接触部分都存在着摩擦，摩擦是机器运转过 程中不可避免的物理现象，有摩擦就必有磨损，这是必然 的结果。
▪ 磨损是降低机器和工具效率、精确度甚至使其报废的重要 原因，也是造成金属材料损耗和能源消耗的重要原因。据 不完全统计，摩擦磨损消耗能源的1/3～1/2，超过50％的 机件失效是磨损引起的。因此，研究磨损规律，提高机件 耐磨性，对节约能源，减少材料消耗，延长机件寿命具有 重要意义。
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能力知识点1 粘着磨损
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一、粘着磨损机理
▪ 粘着磨损发生在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速 度较小时发生的。
▪ 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。
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▪ 其过程：粘着→剪断→转移→再粘着