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材料力學性能教學課件ppt材料的摩擦與磨損性能(編輯修改稿)

2026-02-12 00:07 本頁面

　

【文章內容簡介】載荷，在真實接觸面上的局部應力就足以引起塑性變形。 ?如果接觸面上潔凈而未受到腐蝕，則接觸面的原子彼此十分接近而產生強烈粘著（冷焊）。 ?隨后在繼續滑動時，粘著點被剪切斷并轉移至一方金屬表面，然后脫落形成磨屑。 ?一個粘著點斷了，又在新的地方產生粘著，隨后也被剪斷、轉移，就構成了粘著磨損過程。第二節磨損模型 ① 粘著點結合強度低于兩側材料沿接觸面剪斷，磨損量較小，摩擦面顯得較平滑，只有輕微擦傷。錫基合金與鋼的滑動屬此類型。根據粘著點與兩側材料強度的差異，粘著剪斷可出現以下兩種形式： ②粘著點結合強度高于兩側材料分離面便發生在強度較弱的材料上，被剪斷的材料將轉移到強度較高的材料上。軟材料表面微小凹坑硬材料表面微小凸起軟材料 → 硬材料表面 and 積累變成同種材料如鉛基合金軸瓦與鋼軸之間的滑動粘結磨損就屬這種情況。 45 右圖是粘著點強度比摩擦副一方金屬強度高的情況，此時常在較軟一方體內產生剪斷，其碎片轉移至較硬一方的表面上，軟方金屬在硬方表面逐步累積最終不同金屬的摩擦副滑動成為金屬間的滑動，所以磨損量較大，表面較粗糙，可能產生咬死現象。第二節磨損模型 46 2. 磨損量的計算 ? 在摩擦副接觸處為三向壓縮應力狀態，所以接觸壓縮強度近似為單向壓縮屈服強度 σsc的三倍。 ? 如果接觸處因壓應力很高，超過 3σsc產生塑性變形，隨后因加工硬化而使變形終止。 ? 設接觸點真實面積為 A，接觸壓縮屈服強度為 3σsc，作用于表面上的法向力為 F，則有： ? 假定磨屑為半球形，直徑為 d，任一瞬時有 n個粘著點，所有粘著點尺寸相同，直徑也是 d，則 ? 所以第二節磨損模型 47 ?假設磨屑的形成機率為 K，則單位滑動距離內的磨損體積為： ?所以： ?積分上式，且強度與硬度之間有一定關系，則總滑動距離內的粘著磨損體積為：第二節磨損模型 48 3 影響因素 ?塑性材料比脆性材料易于粘著； ?互溶性大的材料（相同金屬或晶格類型、點陣常數、電子密度、電化學性質相近的金屬）組成的摩擦副粘著傾向大； ?單相金屬比多相金屬粘著傾向大； ?化合物比固溶體粘著傾向小； ?金屬與非金屬組成的摩擦副比金屬與金屬組成的摩擦副不易粘著。 ?在摩擦速度一定時，粘著磨損量隨法向力的增加而增加。試驗表明接觸應力超過材料硬度 H的三分之一，粘著磨損量急劇增加。 ?在法向應力一定時，粘著磨損量隨滑動速度的增加而增加，但達到某一極大值后又隨滑動速度的增加而減小。 ?摩擦副表面粗糙度、表面溫度以及潤滑狀態對粘著磨損有較大影響。第二節磨損模型 49 ? (1) 摩擦副配對材料的選擇 ?基本原則是配對材料的粘著傾向應比較小，如選用互溶性小的材料配對，表面易形成化合物的材料、金屬與非金屬等配對。 ? (2) 采用表面化學熱處理改變材料表面狀態，可有效減輕粘著磨損。如果沿接觸面上產生粘著磨損，可進行滲碳、磷化、氮碳共滲處理等。 ? (3) 控制摩擦滑動速度和接觸壓應力，可使粘著磨損大為減輕。改善潤滑條件，提高表面氧化膜與基體金屬的結合能力，以增強氧化膜的穩定性，阻止金屬之間直接接觸，以及降低表面粗糙度等也都可以減輕粘著磨損。 4 改善粘著磨損耐磨性的措施第二節磨損模型 50 二、磨粒磨損 ?1. 磨粒磨損機理 ?磨粒磨損是當摩擦副一方表面存在堅硬的細微突起，或者在接觸面之間存在著硬質粒子時所產生的一種磨損。第二節磨損模型 51 ?主要特征是摩擦面上有明顯犁皺形成的溝槽，見右圖。 ?在磨粒磨損時，對于韌性金屬材料，每一磨粒從表面上切下的是一個連續屑；對于脆性金屬材料，一個磨粒切下的是許多新屑。 ?在碾碎性磨粒磨損時，磨粒被壓碎前幾乎沒有滾動和切削的機會，所以磨粒對摩擦表面的作用是由于磨粒接觸點處的集中壓應力造成的，這種集中壓應力可使韌性材料表面產生塑性變形。 ?磨粒磨損過程可能是磨粒對摩擦表面的切削作用，塑性變形和疲勞破壞作用或脆性斷裂的結果，還可能是它們綜合作用的反映，而以某一種損害為主。第二節磨損模型 52 2. 磨損量的計算 ?現以兩體磨粒磨損為例推導以切削作用為主要磨粒磨損量計算式： ? 根據此模型，在法向力 F作用下，硬材料的凸出部分或磨粒（假定為圓錐體）被壓入軟材料中。 ? 當作用在一個凸出部分上的力 F除以凸出部分在水平面上投影接觸面積等于軟材料的壓縮屈服強度時，則凸出部分或磨粒的壓入就會停止下來：第二節磨損模型 53 ? 凸出部分或磨粒切削下來的軟材料體積（圖中陰影部分），也就是磨損量 V： ? 所以 ? 金屬材料的屈服強度與硬度成正比，所以上式又可寫成：第二節磨損模型 54 ?(1) 據實驗，金屬材料對磨粒磨損的抗力與 H/E成比例， H為材料硬度。 ?彈性模量對組織不敏感，所以機件抵抗磨粒磨損的能力主要與材料硬度成正比。所以材料越高，其抗

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