表面工程学-02金属磨损的基本理论(1-3)

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不同材料的磨损率不同 〔青铜、铁、钢的耐磨性好〕
磨粒直径增大磨损率增大
磨料尺寸对磨损率的影响
第2章 金属磨损基本理论
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第2章 金属磨损基本理论
§2.3 磨料磨损
不同磨料尺寸 对磨损机制转换的影响
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第2章 金属磨损基本理论
第2章 金属磨损基本理论
§2.2 粘着磨损 Adhesive Wear
§2.2 粘着磨损
当正应力加大，使金属表面相距在1nm之内时，表面之间将 出现强烈的短程交互作用力；
当没有表面膜存在且相互滑动时，粘合点将被剪掉，金属 会从一个表面转移到另一个表面，产生粘着磨损。
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2、相对磨损量
磨损速度： 磨损量 磨损时间
磨损率：
磨损量
单位磨损距离
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第2章 金属磨损基本理论
二、磨损评定参数
§2.1 金属磨损基本概念
3、磨损系数
K
磨损体积 硬度 载荷 距离
K/
磨损体积 载荷 距离
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第2章 金属磨损基本理论
§2.1 金属磨损基本概念
磨损的定义：
英国机械工程学会___“由于机械作用而造成物体 表面材料的逐渐损耗” （未包括电和化学所产生的作用）。
克拉盖尔斯基【苏】___“由于摩擦结合力反复扰 动而造成材料的损坏”（过分强调了疲劳的作用）。
建议___“由于机械作用，间或伴有化学或(和)电 的作用，材料表面在相对运动中不断损耗的现象”。
1.6
0.25
0.14
圆 形 1.0
0.96
0.26
0.22
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第2章 金属磨损基本理论
§2.3 磨料磨损
不同材料耐磨性 与力学性能之间的关系
s
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第2章 金属磨损基本理论
§2.3 磨料磨损
HRC－b（、k）－ 之间的关系
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月2 3日下 午11时 57分2 0.10.2 320.1 0.23
第2章 金属磨损基本理论 追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。2020年10月23日星期五下午11时57分17秒23:57:1720.10.23 严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年10 月下午1 1时57 分20.1 0.232 3:57Octobe r 23, 2020 作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。 2020年 10月2 3日星 期五11 时57分 17秒2 3:57: 1723 October 2020 好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午11时 57分1 7秒下 午11时 57分23 :57:1 720.1 0.23 一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.1 0.232 0.10.2 323:5 723:5 7:172 3:57: 17Oct -20 牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。20 20年1 0月23 日星期 五11时 57分1 7秒Fri day, October 23, 2020 相信相信得力量。20.10.232020年 10月23 日星期 五11 时57分 17秒20 .10.2 3
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第2章 金属磨损基本理论
低应力磨料磨损：
§2.3 磨料磨损
松散物料在表面自由滑动，磨料不破碎
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第2章 金属磨损基本理论
低应力磨料磨损：
松散物料自由在表面滑动，磨料不破碎
§2.3 磨料磨损
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第2章 金属磨损基本理论
摩擦副对粘着磨损失重的影响：
§2.2 粘着磨损
销/套
Cu/Fe Fe/Cu Cu/Cu Fe/Fe
失重（× 10-6）
V1=48mm/s V2=879mm/s
9.8
0.029
1.5
0.94
44
2.4
51
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第2章 金属磨损基本理论
一、磨损的定义和分类
§2.1 金属磨损基本概念
低硬度时：
轻微磨损
磨损率与载荷的关系
严重磨损
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轻微磨损 高硬度时：轻微磨损
载荷加大磨损加剧
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第2章 金属磨损基本理论
二、磨损评定参数
1、磨损量 2、相对磨损量 3、磨损系数 4、耐磨性
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第2章 金属磨损基本理论
§2.2 粘着磨损
粘着磨损具有如下规律：
① 任何金属表面均有可能出现粘着，力的大小与材料及外界有关； ② 六方金属（hcp）比体心（bcc）和面心（bcc）有低的粘着特性； ③ 高原子密度(低表面能)晶面做表面时粘着力低，粘着磨损率低； ④ 粘合点的断裂总是发生在内聚力较弱的材料内部； ⑤ 互熔度很高的纯金属（Cu-Ni）间有高的粘着与焊合能力； ⑥ 表面偏聚可大大降低粘着磨损； ⑦ 表面氧化物的存在可以阻碍表面间的粘着； ⑧ 一般多项金属比单项金属的粘着倾向小。
根据不同系统特性磨料磨损的分类
§2.3 磨料磨损
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第2章 金属磨损基本理论
§2.3 磨料磨损
磨损类型及提高耐磨性 对材料表面的性能要求
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第2章 金属磨损基本理论
磨料磨损过程的影响因素：
§2.3 磨料磨损
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第2章 金属磨损基本理论
气蚀－冲蚀磨损【固液共存】： 气泡破裂时产生的磨损
固体与液体作相对运动， 在气泡破裂区产生高压或高温 而引起的磨损，伴有液体与磨 料的冲蚀作用。
§2.3 磨料磨损
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第2章 金属磨损基本理论
§2.1 金属磨损基本概念
二、磨损评定参数
4、耐磨性（相对耐磨性；绝对耐磨性）
相对耐磨性ε：
两种材料A与B在相同外部条件下磨损量的比值， 其中A为标准或参考试样。
＝
A
WA WB
体积磨损量之比
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第2章 金属磨损基本理论
二、磨损评定参数
§2.1 金属磨损基本概念
第11届全国表面工程大会
第2章 金属磨损基本理论
2.1 金属磨损基本概念 2.2 粘着磨损 2.3 磨料磨损 3.4 冲蚀磨损 2.5 微动磨损 2.6 疲劳磨损 2.7 腐蚀磨损
第2章 金属磨损基本理论
2.1 金属磨损基本概念 一、磨损的定义和分类 二、磨损评定参数
第2章 金属磨损基本理论
一、磨损的定义和分类
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第2章 金属磨损基本理论
§2.3 磨料磨损
高应力磨料磨损：
磨料在工件表面之间相互摩擦和挤压，磨料不断破碎， 局部应力很高。
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第2章 金属磨损基本理论
§2.3 磨料磨损
凿削型磨料磨损：
表面被撕裂，应力很大，在输送或破碎大块材料时发生。
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第2章 金属磨损基本理论
润滑状态与磨损速率的关系：
§2.3 磨料磨损
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第2章 金属磨损基本理论
润滑状态与摩擦系数的关系：
§2.3 磨料磨损
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第2章 金属磨损基本理论
§2.1 金属磨损基本概念
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第2章 金属磨损基本理论
二、磨损评定参数 1、磨损量
长度磨损量：WL 体积磨损量：Wv 重量磨损量：Wg
§2.1 金属磨损基本概念
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第2章 金属磨损基本理论
二、磨损评定参数
§2.1 金属磨损基本概念
磨料颗粒形状对磨损率的影响：
§2.3 磨料磨损
表2-8 磨料颗粒形状对不同材料磨损率的影响
相对磨损率（橡胶轮磨损试验结果）
磨料形
状类型 1018碳素 1045碳素 3.5%C，3.5%Ni，
退火钢 正火钢 2.5%Cr，Ni硬铸铁
3%C，26%Cr 白口铸铁
尖角形 3.4
3.6
0.85
0.30
多角形 -
几种典型的固体润滑剂：
§2.3 磨料磨损
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20 .10.23 20.10 .23Fri day, October 23, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。 23:57: 1723: 57:17 23:57 10/23 /2020 11:57:17 PM
4、耐磨性（相对耐磨性；绝对耐磨性）
绝对耐磨性：ε -1：
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第2章 金属磨损基本理论
2.1 金属磨损基本概念 2.2 粘着磨损 2.3 磨料磨损 3.4 冲蚀磨损 2.5 微动磨损 2.6 疲劳磨损 2.7 腐蚀磨损
第2章 金属磨损基本理论
2.2 粘着磨损 定义 规律 分类 影响因素
随着碳化物含量的增加 耐磨性提高
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第2章 金属磨损基本理论
2.1 金属磨损基本概念 2.2 粘着磨损 2.3 磨料磨损 3.4 冲蚀磨损 2.5 微动磨损 2.6 疲劳磨损 2.7 腐蚀磨损
第2章 金属磨损基本理论
§2.3 磨料磨损 Abrasion Wear
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第2章 金属磨损基本理论
一、磨损的定义和分类
磨损的分类：
按表面接触性质 按环境与介质 按机理
§2.1 金属磨损基本概念
粘着磨损 磨料磨损 腐蚀磨损 接触疲劳磨损 冲蚀磨损 微动磨损 冲击磨损
此处按照机理分类
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第2章 金属磨损基本理论
§2.3 磨料磨损
一、定义 由于硬颗粒或硬突起物使材料产生迁移而造成
的一种磨损。 约占磨损总量的50%以上。
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第2章 金属磨损基本理论
二、磨料磨损的分类
§2.3 磨料磨损
低应力磨料磨损 高应力磨料磨损 凿削型磨料磨损 冲击磨料磨损
冲蚀磨损 气蚀－冲蚀磨损 腐蚀磨料磨损
0.9
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第2章 金属磨损基本理论
晶粒尺寸对磨损的影响
§2.2 粘着磨损
随着晶粒尺寸的增大 磨损失重增加
随着晶粒尺寸的减小 磨损失重降低
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第2章 金属磨损基本理论
§2.2 粘着磨损
碳化物数量与种类对磨损性的影响：
一、磨损的定义和分类
§2.1 金属磨损基本概念
磨损的多学科性
表面技术 表面物理 机械学 冶金学 摩擦化学 固体力学 材料科学 润滑力学
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第2章 金属磨损基本理论
一、磨损的定义和分类
§2.1 金属磨损基本概念
不同摩擦副条件下摩擦力的大小
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第2章 金属磨损基本理论
冲击磨料磨损：
磨料垂直或以一定的角度下 落，局部应力极高。
§2.3 磨料磨损
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第2章 金属磨损基本理论
冲蚀磨损【固液共存】：
表面在含有固体颗粒的液 体中作相对运动造成的损耗。
§2.3 磨料磨损
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20 .10.23 23:57 :1723 :57Oc t-202 3-Oct- 20
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。23 :57:1 723:5 7:172 3:57Friday, October 23, 2020
安全在于心细，事故出在麻痹。20.1 0.232 0.10.2 323:5 7:172 3:57: 17Oct ober 23, 2020
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第2章 金属磨损基本理论
材料磨粒磨损过程示意图：
§2.3 磨料磨损
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第2章 金属磨损基本理论
磨料硬度的影响:
§2.3 磨料磨损
不同比值耐磨性不同
教材
表面 工程学
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§2.3 磨料磨损
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第2章 金属磨损基本理论
材料特性对粘着磨损的影响
§2.2 粘着磨损
ห้องสมุดไป่ตู้
表2-5 材料特性对粘着磨损的影响
摩擦副
销的磨损率 套的磨损率 mm3/(kg.mm)
摩擦因素
Cu/Ni 1.32×10-5 2.36×10-6
1.7
Al/Cu 8.59×10-6 4.89×10-7
1.2
Ag/Fe 5.20×10-8 5.79×10-8
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第2章 金属磨损基本理论
粘着磨损的分类：
① 涂抹 ② 擦伤 ③ 粘焊 ④ 咬卡
§2.2 粘着磨损
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第2章 金属磨损基本理论
粘着磨损的分类：
§2.2 粘着磨损
涂抹→擦伤→胶合（粘焊）→咬卡（咬死） 粘着磨损的四种形式