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7-材料磨损与耐磨材料(第3章粘着磨损)4详解

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第三章磨损及磨损理论ppt课件

第三章磨损及磨损理论ppt课件
➢ 粘着强度大于摩擦副中较软金属的剪切强度，小于较 硬金属的剪切强度；
➢ 剪切破坏发生在离粘着结合面不远的较软金属浅层内， 软金属涂抹(粘附)在硬金属表面上；
➢ 摩擦系数与轻微磨损差不多，但磨损程度加剧。
c.擦伤
➢ 粘着强度比摩擦副的两基体金属的剪切强度都高； ➢ 剪切主要发生在软金属的亚表层内，有时也发生在硬
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
Ⅲ 剧烈磨损阶段：当材料磨损量达到一定数值时， 摩擦条件发生较大的变化，磨损速度急剧增加。 这时机械效率下降，精度降低，出现异常的噪音 及振动，最后导致零件完全失效。 ** 从磨损过程的变化来看，为了提高机器零件的 使用寿命，应尽量延长“稳定磨损阶段”。
单位滑动距离的磨损量，横坐标 代表平均接触压力。
压力值小于H/3（σs ），磨损率小而且保持不变(即K保
持常数-磨损量与压力成正比)；
压力值为H/3，各个微凸体上的塑性变形区开始发生相
互影响；
压力值超过H/3，磨损量急剧增大(K值急剧增大)，高
的载荷作用下，整个表面变成塑性流动区，发生大面 积的粘着焊连，出现剧烈的粘着磨损。
a.轻微磨损
➢ 粘着强度比摩擦副两金属基体剪切强度低； ➢ 剪切发生在粘着结合面上，表面转移的材料较轻
微；
➢ 摩擦系数增大，但磨损量很小； ➢ 金属表面具有氧化膜、硫化膜或其他涂层时发生
轻微粘着摩损。
b.涂抹 “雪亮工程"是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。

摩擦与磨损全课件第章耐磨减摩材料及表面处理解析

摩擦与磨损全课件第章耐磨减摩材料及表面处理解析

2. 制造耐磨零件的常用钢种
① 优质碳素结构钢 ② 锰钢、锰钒钢及锰钼钨钢 ③ 铬钢 ④ 铬镍钢及铬镍钼钢 ⑤ 铬锰钢 ⑥ 含硅合金钢 ⑦ 轴承钢 ⑧ 高锰钢
6.1.3 耐磨铸铁
铸铁是一种良好的耐磨材料，广泛用于制造各 种摩擦副，如机床导轨、气缸套、活塞环等零 件。
铸铁的耐磨性通常比钢好，因为有石墨存在。 ① 工作时，石墨易在表面脱落成为润滑剂，起减
⑤ 铅青铜浇铸时，易产生比重偏析。为此，可加入适量的 镍、锑等元素，阻止铅的积聚；同时可增大冷却速度， 以减轻比重偏析。
4.铝基轴承合金
铝基轴承合金是随着近代发动机向高速、高压、 重载方向发展而出现的一种新型滑动轴承合金。
优点：密度小、导热性好、承载强度和疲劳强度 高，且有高的高温硬度，优良的耐蚀性和减摩性。
特点：有高的疲劳强度和承载压强，良好的耐磨、 耐热和耐蚀性。
可用于载荷变动大、有冲击载荷及润滑条件易受 破坏的动力机械上的轴承材料。如高速大功率内 燃机车、重型汽车和拖拉机的轴承。
5.多层合金减摩材料
上述各类合金可分别与低碳钢带一起轧制复合成 双金属轴承材料。
为改善表面性能，可在减摩合金表面再镀一层质 软而薄的金属层，构成三层减摩合金材料。
塑性变形能力，以减少安装和制造误差的影响。 嵌藏性是指油中杂质和外来的微粒能嵌入减摩合 金内而不至于划伤轴颈表面。
4)足够的强度。即有一定抗塑性变形的能力和良 好的抗疲劳性。
5)良好的物理、化学性能。如应有高的导热性和 热容量，热膨胀系数小，耐蚀性好，湿润性和亲 油性好等。
6) 工艺性好，生产工艺简单，成本低。
① 加入硅、锰、铬能提高硬度。
② 钼、钒、钨会部分溶于钢中生成M3C或M7C3形 化合物，提高耐磨性。

第3章金属磨损ppt课件

第3章金属磨损ppt课件

pv准则
pv准则形式简单，常用在非流体润滑的滑动轴承等零件的 设计中，作为选择抗胶合材料的依据。 但是其数据离散范围较大，有时达到50%，因此准确性较 差。
pv [ pv]
式中，p为Hertz最大应力；v为相对滑动速度。 根据工况条件[pv]在3.2×103~1.5×105 MPa·m／s之间变化。
载荷与速度的乘积与摩擦副间传递的功率成正比，因此可 以认为，材料一定的摩擦副传递的功率是有限的。工程中 常常要限制摩擦副的pv值。
2. 表面温度
pv值与摩擦副传递的功率成正比，也就是与摩擦损耗的功 率成正比，摩擦过程中这些能量产生的热使表面温度升高。
产生的热量在接触表面间不是均匀分布的，大部分的热量 产生在表面接触点附近，形成了半球形的等温面。
而由于摩擦副体积远大于接触峰点，一旦脱离接触，峰点 温度便迅速下降，一般局部高温持续时间只有几毫秒。
润滑油膜、吸附膜或其他表面膜将发生破裂，使接触峰点 产生粘着，随后在滑动中粘着结点破坏。
这种粘着、破坏、再粘着的交替过程就构成粘着磨损。
3.3.1 粘着磨损的种类
1. 轻微粘着磨损 当粘着结点的强度低于摩擦副金属的强度时，剪切发生在
对于纯金属和各种未经热处理的钢材，耐磨性与材料硬度成 正比关系。
2. 相对硬度
磨料硬度H0与试件材料硬度H之间的相对值。 为了防止磨粒磨损，材料硬度应高于磨料硬度。
3. 载荷
外载荷对各种材料的磨粒磨损有显著影响。线磨损率与表面 压力成正比。
当压力达到转折值pc时，线磨损率随压力的增加变得平缓， 这是由于磨粒磨损形式转变的结果。各种材料的转折压力值 是不同的。
结合面上。此时虽然摩擦系数增大，但是磨损却很小，材料 迁移也不显著。

第三章-磨损及磨损机理

第三章-磨损及磨损机理

第三章-磨损及磨损机理第三章磨损及磨损机理概述物体摩擦表面上的物质，由于表面相对运动而不断损失的现象称磨损。

在一般正常工作状态下，磨损可分三个阶段：a.跑合（磨合）阶段：轻微的磨损，跑合是为正常运行创造条件。

b.稳定磨损阶段：磨损更轻微，磨损率低而稳定。

c.剧烈磨损阶段：磨损速度急剧增长，零件精度丧失，发生噪音和振动，摩擦温度迅速升高，说明零件即将失效。

（如图3.1）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，是研究者致力的方向。

影响磨损的因素很多，例如相互作用表面的相对运动方式(滑动，滚动，往复运动，冲击)，载荷与速度的大小，表面材料的种类，组织，机械性能和物理-化学性能等，各种表面处理工艺，表面几何性质(粗糙度，加工纹理和加工方法)，环境条件(温度、湿度、真空度、辐射强度、和介质性质等)和工况条件(连续或间歇工作)等。

这些因素的相互影响对于磨损将产生或正或负的效果，从而使磨损过程更为复杂化。

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。

如20世纪20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的现象就是磨损。

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σb(即硬度)对耐磨性的影响很大。

50年代初，奥贝尔(Oberle)从表层材料的机械破坏着眼，联系“切削”过程来解释磨损，他认为影响磨损的主要因素除硬度H外，还有材料的弹性模量E。

处在弹性极限内的，变形越大，机械破坏越少，并提出用模数(m＝E/H×105)来反映材料的耐磨性，m值高则耐磨性好。

冯(Feng)提出了机械性质相近的两表面上机械嵌锁作用导致界面上既粘连又犁削的观点。

布洛克(Blok)认为软钢表面变得粗糙和发生塑性变形，是由于应力过高而引起的。

粘着磨损ppt课件

粘着磨损ppt课件

油品 46号汽轮机油 80%的汽轮机油 20%的百顺
百顺抗磨护理剂
最大无卡咬负荷(kg) 52 119
137.5
粘着磨损杜永平
4. 滑动速度的影响 粘着磨损随滑动速度的增大而增加，达到一
定值时，磨损率发生显著变化—Kehl（凯尔） Sliebel（西比尔）效应。
影响温度特性的主要因素是表面压力p和滑动 速度v，其中v的影响更大，因此，限制pv值是减 少粘着磨损和防止胶合的有效方法之一。
粘着磨损杜永平
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粘着磨损杜永平
三、胶合计算准则
判断胶合发生的观点 表面形貌； 摩擦温度达到临界值作为判据； 摩擦系数突然增大并大幅度变化。
胶合磨损的发生不仅取决于润滑油膜的破裂， 而且与摩擦表面上化学反应膜的形成情况有关。 樊瑜瑾等人通过测量摩擦过程中表面温度、摩擦 力和油膜的变化以及表面反应膜的形成情况，探 讨了油润滑下GCr15与45号钢发生胶合的条件。 实验表明：滑动速度对胶合的发生有很大影响。
摩擦类型；
摩擦温度；
润滑情况；
滑动距离。
Archard计算模型的不足之处在于： 完全忽略了金属变形的物理特性及有关材 料学的变化； 在数学表达式中使用了一些假设，有些过 于粗糙，不尽合理； 对不同条件下的金属磨损过程没能提供确 切的说明。
粘着磨损杜永平
Holn模型 木村模型 笹田·直模型 Bucky模型
定义： 齿轮表面上的点通过齿面接触区所需的时间
2b tf vs
胶合发生时，有如下关系
pe atf c
单位长度载荷pe >>c时，可以忽略c，此时的 计算结果与指数型准则相近似。

7-材料磨损与耐磨材料(第3章粘着磨损)4详解

7-材料磨损与耐磨材料(第3章粘着磨损)4详解
将粘附对摩件金属，发生“金属转移”，即发生”物质 转移”。
在以后的摩擦过程中，附着物碾转于对磨件的表面之 间，有些粘附物在反复的摩擦中可能由金属表面脱落下 来→磨屑。
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§3.1.1 粘着磨损的概念
粘着磨损也称咬合(胶合)磨损。磨损产物通常呈小 颗粒状，从一物体表面粘附到另一个物体表面上，然 后在继续的摩擦过程中，表面层发生断裂，有时还发 生反粘附．即被粘附到另一个表面上的材料又回到原 来的表面上，这种粘附反粘附往往使材料以自由磨屑 状脱落下来。粘着磨损产物可以在任意的循环中形成。 粘着以后的断裂分离，并不一定在最初的接触表面产 生。
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Chapter 3: 材料的磨损机理
图(d)为腐蚀磨损。它的主要特征是磨损表面有化 学反应膜或小麻点，但麻点比较光滑。磨损物为簿的 碎片或粉末，典型工件如船舶外壳、水力发电的水轮 机叶片等。
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Chapter 3: 材料的磨损机理
• §3.1 • §3.2 • §3.3 • §3.4 • §3.5 • §3.6
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§3.1 粘着磨损
• §3.1.1 粘着磨损的概念 • §3.1.2 粘着磨损一般规律 • §3.1.3 粘着磨损分类 • §3.1.4 粘着磨损表达式与定律 • §3.1.5 影响粘着磨损的因素
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Hale Waihona Puke §3.1.2 粘着磨损一般规律
• 粘着磨损过程一般分为三个阶段： (1)跑合阶段亦称 磨合阶段(磨合磨损阶段)； (2)稳定磨损阶段； (3)急 剧磨损阶段亦称破坏磨损阶段。如下图所示：
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§3.1.3 粘着磨损分类
第一类胶合的相关因素： • 材料性能（表面物性、表面化性、表面力性）；
• e.g.强度、塑性、韧性、氧化性等

第七章 金属的磨损

第七章 金属的磨损
1.麻点剥落
粘着磨损、磨粒磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损、 腐蚀磨损、微动磨损
与材料整体变形与断裂的区别 整体加载时变形和断裂集中在一定的体积 内，并在这些部位产生应力集中形成裂纹。
表面加载变形和断裂发生在表面，变形和 断裂反复进行，具有动态特征。
普通力学性能试验得到的数据不一定能反映 材料的耐磨性。
3.磨损过程
细化晶粒提高耐磨性 软性基体中的碳化物提高耐磨性，硬基体中碳 化物降低耐磨性 加工硬化对低应力擦伤性磨损无影响，但可提 高高应力碾碎性磨损的耐磨性。 4、提高耐磨性的措施 （1）增加材料的硬度 （2）根据服役环境合理选择耐磨材料 （3）采用化学热处理提高表面硬度

三、冲蚀磨损 1.磨损机理 概念： 指流体或固体以松散的小颗粒按一定的 角度和速度对材料表面进行冲击所造成的磨损。 分类：气固冲蚀磨损、流体冲蚀磨损、液滴冲蚀 磨损、气蚀磨损。
转移硬材料上的粘着物又使软材料表面出现划痕所以擦伤主要发生在软材料表面当粘结点的强度低于摩擦副两材料的强度时剪切发生在界面上此时虽然摩擦系数增大但磨损却很小材料转移也不显著
第七章 金属的磨损和接触疲劳 第一节 磨损概念
一、磨损 1.概念 机件表面接触并做相对运动，表面有微小颗 粒分离出来形成磨屑，是材料表面逐渐流失， 造成表面损伤的现象。 2.分类

当粘结点的强度低于摩擦副两材料的强度时， 剪切发生在界面上，此时虽然摩擦系数增大， 但磨损却很小，材料转移也不显著。通常在 金属表面有氧化膜、硫化膜或其它涂层时发 生这种粘着磨损． 二.磨损量的估算 粘着磨损体积与法向力、滑动距离成正比， 与软方材料压缩屈服成反比，与接触面积无 关。 V=αKFLt/H 或 V=KFLt/9 scδ
1）跑和阶段 2）稳定磨损阶段 3）剧烈磨损阶段 二.耐磨性 通常用磨损量来表示。可以用摩擦试样表面法线 方向尺寸的减小，也可以用试样的质量或体积 的减少表示。

第七章金属磨损和接触疲劳详解

第七章金属磨损和接触疲劳详解
随后在继续滑动时，粘着点被剪切断并转移至一 方金属表面，然后脱落形成磨屑。
一个粘着点断了，又在新的地方产生粘着，随后 也被剪断、转移，就构成了粘着磨损过程。
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右图是粘着点强度比摩擦副一 方金属强度高的情况，
此时常在较软一方体内产生剪 断，其碎片转移至较硬一方的 表面上，
软方金属在硬方表面逐步累积 最终不同金属的摩擦副滑动成 为金属间的滑动，
在碾碎性磨粒磨损时，磨粒被压 碎前几乎没有滚动和切削的机会， 所以磨粒对摩擦表面的作用是由 于磨粒接触பைடு நூலகம்处的集中压应力造 成的，这种集中压应力可使韧性 材料表面产生塑性变形。
磨粒磨损过程可能是磨粒对摩擦 表面的切削作用，塑性变形和疲 劳破坏作用或脆性断裂的结果， 还可能是它们综合作用的反映， 而以某一种损害为主。
在法向应力一定时，粘着磨损量随滑动速度的增加而增加，但 达到某一极大值后又随滑动速度的增加而减小。
摩擦副表面粗糙度、表面温度以及润滑状态对粘着磨损有较大 影响。
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4 改善粘着磨损耐磨性的措施
(1) 摩擦副配对材料的选择
基本原则是配对材料的粘着倾向应比较小，如选用互溶性 小的材料配对，表面易形成化合物的材料、金属与非金属 等配对。
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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。
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主要特征是摩擦面上有明显犁皱 形成的沟槽，见右图。
在磨粒磨损时，对于韧性金属材 料，每一磨粒从表面上切下的是 一个连续屑；对于脆性金属材料， 一个磨粒切下的是许多新屑。

材料磨损与耐磨材料ppt课件

材料磨损与耐磨材料ppt课件
若在犁沟时全部沟槽中的体积都被推向两侧和 前缘而不产生切屑，则称为犁皱。犁沟或犁皱后堆积在 两侧和前缘的材料以及沟槽中的材料，在受到随后的磨 粒作用时，可能把已堆积的材料压平，也可能使已变形 的沟底材料再一次犁皱变形，如此反复塑变，导致材料 产生加工硬化或其他强化作用最终剥落而成为磨屑3。1
X
X
犁皱
4
硬颗粒或凸出物一般为：非金属材料，如石英砂、矿 石等，也可能是金属，如落入齿轮间的金属屑等。
磨粒磨损几乎没有一种是单一磨损机理引起的，经常 是多种磨损机制综合作用的结果，而且随着磨损条件 的变化，可能从一种机制转化为另一种机制。
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磨粒磨损Abrasion (Abrasive Wear)的2个层次：
（5）根据相对硬度
软磨粒磨粒磨损：Hm/Ha>0.8
硬磨粒磨粒磨损： Hm/Ha<0.8 a：磨粒 m: 材料
（6）根据表面损伤形貌 擦伤型磨粒磨损 刮伤型磨粒磨损 研磨型磨粒磨损 凿削型磨粒磨损 犁皱型磨粒磨损 微观裂纹型磨粒磨损
（7）根据磨损机理 塑性变形磨粒磨损
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断裂磨粒磨损
§3.2 磨粒磨损
当磨粒形状与运动方向适当时，磨粒如同刀具一样， 在表面进行切削形成切屑。但这种切削的宽度和深度 都很小，因此切屑也很小，称为微观切削。
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§3.2.3 磨粒磨损基本模型与原理
在显微镜下观察，这些微观切屑仍具有机床上切屑的 特点，即一面较光滑，另一面则有滑动的台阶，有些 还发生卷曲现象。
微观切削
1
2
ห้องสมุดไป่ตู้
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§3.2.2 磨粒磨损的分类
（2）根据使用条件，还有如下分类： 冲击磨粒磨损：磨粒（通常是块状）垂直或以一定

第4章摩擦、磨损及润滑详解

第4章摩擦、磨损及润滑详解

实现条件： 1）两滑动表面沿运动方向的间隙是由大至小的形状
2）相对速度v足够大，油楔中有足够的油量 3) 油有一定的粘度
F
F
F
v
v
v
R 1
h0 hmin
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第
2、弹性流体动力润滑
21
页
p 弹性流体动力
润滑油压分布
v1
v2
R2
赫兹压力分布
v1
x O
v2 缩颈
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
较软者的剪切强度极限与压缩屈服极限
b
Fn Ari
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
第
修正后的粘着理论：
5 页
f
Ff Fn
Bj ' sy
' sy
较软者的压缩屈服极限
1、当两金属界面被表面膜分开，为表面膜的剪切强度极限
Bj
2、当剪切发生在较软金属基体内时，为较软金属基体的剪切强 度极限
3、若表面膜局部破裂并出现金属黏附结点时，为介于较 软金属基体剪切强度极限和表面膜的剪切强度极限之间
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
2、稳定磨损阶段
经磨合的摩擦表面加工 硬化，形成了稳定的表面 粗糙度，摩擦条件保持相 对稳定，磨损较缓,该段时 间长短反映零件的寿命
3、急剧磨损阶段
磨合磨 损阶段
I
稳定磨损阶段
II
t
O 时间t
磨损率 q
t
磨损量q q
第 9
页 剧烈磨损阶段
III
经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大→动载振动 →润滑状态改变→温升↑→磨损速度急剧上升→直至零件失效
化学吸附膜

4-材料磨损与耐磨材料(第3章疲劳磨损课件)4详解

4-材料磨损与耐磨材料(第3章疲劳磨损课件)4详解
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§3.4.3 疲劳磨损的基本原理
• 疲劳磨损表面接触处应力的性质和数值变化趋势，可根 据赫兹理论判定。
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§3.4.3 疲劳磨损的基本原理
最大剪应力是发生在离表面一定距离处。 a为接触区宽度的1/2。
点接触
线接触
其距离点接触是0.47a
对（线接触）是0.78a
• 滚动接触时，在交变应力的影响下，裂纹容易在这里 形核。
整体疲劳
平行于表面，或是与表面成一定角度 (约为10~30 °)，且只限于在表面层内扩展。
疲劳磨损
表面沿与外加应力成45°角的方向扩展， 超过两三个晶粒后，即转向与应力垂直的方向
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§3.4.2 疲劳磨损与整体疲劳的区别
• 其二：
• 疲劳寿命
整体疲劳中，一般都存在明显的疲劳极限，即对某一种材料 都有一个应力极限，低于该极限，疲劳寿命可认为是无限的。
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§3.4.3 疲劳磨损的基本原理
点蚀过程： （1）裂纹的开口迎向接触点： ①由于接触压力产生的高压油波以极高的速度进入裂
纹，对裂纹壁产生强大液体冲击，同时配对的接触表 面又可能将裂纹口封闭，使裂纹内的油压进一步增高， 从而使裂纹向纵深扩展。
点蚀裂纹扩展示意图 (裂纹方向迎向接触点)
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§3.4.3 疲劳磨损的基本原理
计算更复杂，由于一系列的因素都会影响根据理想光 滑表面接触的假设条件(如材料是均匀的、各向同性的、 只发生弹性变形等)计算出来的结果。 这些因素包括：材料的不均匀性、材料表面的特征、 载荷分布及接触的不连续性、油膜建立情况、切向力 的大小等等。
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§3.4 疲劳磨损
• §3.4.1 疲劳磨损的实质 • §3.4.2 疲劳磨损与整体疲劳的区别 • §3.4.3 疲劳磨损的基本原理 • §3.4.4 疲劳磨损的影响因素

第7章材料摩擦与磨损性能

第7章材料摩擦与磨损性能

缺陷/偷工减料 丰田召回问题未根本解决
第七章 材料的摩擦与磨损性能
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第七章 材料的摩擦与磨损性能
❖丰田因为突然加速并刹不住车而引发的“丰田 安全危机”风暴席卷全球，目前我们知道丰田 已经开始维修和解决问题了，但是，如何解决 成了大家关注的焦点，而丰田的做法那就是在 油门踏板上加一个铁片！为了说明到底是怎么 回事，丰田加一个铁片的道理，是不是真的能 解决问题？
❖ 就像用改锥支起这个杠杆结构一样
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第七章 材料的摩擦与磨损性能
❖ 这样，如果丰田把召回的车换成Denso的油门踏 板，那个电脑里边的信号处理器要更换的。在美 国，修车店里的人不会拆开电脑去换里边的部件 的，要换就得把整个电脑换掉。我担心的是：在 日本出的用Denso油门踏板的车，不仅仅油门踏 板不同而导致的电脑里的信号处理器不同，而且 还有其它零件不同，比如电子油门开关。
第七章 材料的摩擦与磨损性能
槽状结构啮合的图片
为了避免上面的槽状结构卡死， 丰田就在这个空隙增加了金属片
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第七章 材料的摩擦与磨损性能
❖ 图片五：Denso的油门踏板。这个设计不存在粘住 问题。要是出了问题的话，那可不是靠加一个铁片 就能解决的。
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第七章 材料的摩擦与磨损性能
❖ 那么，为何丰田不把召回的车统统换成Denso的 油门踏板呢？有人抱怨说如果换成新的油门踏板 ，丰田要出更多的血，买踏板要比买铁片贵多了 。这是所谓的“内行”们非常恼火丰田的地方。 然而，这两种油门踏板给出的信号可能是不一样 的。
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第二节 磨损模型
2. 磨损量的计算 在摩擦副接触处为三向压缩应力状态，所以接触
压缩强度近似为单向压缩屈服强度σsc的三倍。 如果接触处因压应力很高，超过3σsc产生塑性变形，

金属的磨损与接触疲劳

金属的磨损与接触疲劳
材图7-8和7-9) (2) 改善磨粒磨损的措施(P147)
17/34
图7-4 耐磨性、硬度与断裂韧性关系 图7-5 磨损体积与硬度比(磨粒硬度与材料 硬度之比)的关系
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§7.3 磨损试验方法
实物试验与实验室试验两类。 (1) 磨损试验结果分散度很大，一般试验要 有4~5对摩擦副，数据分散度大时还应增加。 (2) 一般取试验数据的平均值。分散度大 时需要用均方根值。 (3) 同一材料采用不同的磨损试验方法， 结果往往不同，甚至是颠倒的。
麻点剥落(点蚀)、 浅层剥落、深层剥落 (表面压碎)。
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4、接触疲劳损伤过程
金属局部反复塑性变形→裂纹的形成→ 裂纹的扩展→金属表面的剥落，麻点。接触 疲劳＝疲劳＋磨损
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。
24/34
二、接触疲劳破坏机理
金属局部反复塑性变形→裂纹的形成→ 裂纹的扩展→金属表面的剥落。
从综合切应力的分布和大小，材料的强 度相互比较，决定了裂纹产生的部位和接触 疲劳类型。
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1、麻点剥落：裂纹起源于表面的接触疲劳损伤。 (1) 滑动加滚动条件下：切向摩擦力较大，
使最大综合切应力转移至表面。 (2) 表面存在质量缺陷：软点、硬点、夹杂
物等，造成抗剪强度不足。 深度：0.1－0.2mm的小块剥落。 形态：麻点是些针状或痘状的凹坑。
(2) 粘着点强度比双方金属都低时，磨损 量小，摩擦面较平滑。
(3) 粘着点比双方金属都高时，剪断可发 生在摩擦金属的任何一方，较软金属的磨损量 大。
8/34
3、磨损量的估算
粘着磨损量正比于法向载荷F，滑动距离L， (软材料压缩屈服强度或硬度)。
V KFlt KFlt ; V KFlt

《工程材料物理性能(第2版)》 第07章 金属磨损和接触疲劳

《工程材料物理性能(第2版)》 第07章 金属磨损和接触疲劳
（3）转移的碎屑脱落下来形成磨屑。
（4）磨损量的估算： V-磨损体积；L-滑动距离；K-磨屑形成几
率；F-法向力；d-磨屑直径；ａ-系数； Ｈ-材料硬度 V=KFL/9σSC=ａKFL/Ｈ； 上式表明，粘着磨损体积磨损量与法向 力、滑动距离成正比，与软方材料的压 缩屈服强度（或硬度）成反比，与表观 接触面积无关。
2.磨粒磨损：
（1）定义：
当磨擦副一方存在坚硬的细微凸起（称 两体磨粒磨损，如锉削），或在接触面 之间存在着硬质粒子时（称三体磨粒磨 损，如抛光）的磨损。
（2）磨损量的估算：
与法向力、磨擦距离成正比，与材料硬 度成反比，同时与硬材料凸出部分或磨 粒的形状有关。
Hale Waihona Puke 第三节 磨损试验方法1.实物试验
2.实验室试验
（1）磨损试验结束后，通常用秤重法或 测长法确定磨损量。（用分析天平测定 试样磨损前后的重量变化，或用测微尺 测量摩擦表面法线方向的尺寸变化）。
（2）用铁谱仪将磨屑与污染物颗粒从润 滑剂中分离出来，将磨屑按尺寸大小铺 在透明衬底上，用光学显微镜或电子显 微镜对磨屑进行研究。
《工程材料物理性能（第2版）》 第07章 金属磨损和接触疲 劳
（4）相对耐磨性：ε=标准试样的磨损量 /被测试样的磨损量
相对耐磨性的倒数称磨损系数
第二节 磨损机理
1.粘着磨损: （1）接触面凸起因塑性变形被碾平，并
在接触面之间形成剪断强度高的分界面。
（2）在磨擦副上，一方金属远离分界面 内发生断裂，从该金属上脱落下碎屑并 转移到另一方金属表面。
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Chapter 3: 材料的磨损机理
图(b)为磨粒磨损，主要特征是磨损表面有明显 的划痕或犁沟，磨损物为条状或切屑状，常见于农用 犁铧、斗齿等。
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Chapter 3: 材料的磨损机理
图(c)是接触疲劳磨损，主要特征为磨损表面 有裂纹、小坑等，磨损产物为块状或饼状，通常在 滚动轴承、齿轮的表面发生较普遍。
材料表面将粘附对摩件金属，发生“金属转
移”，即发生”物质转移”。 在以后的摩擦过程中，附着物碾转于对磨
件的表面之间，有些粘附物在反复的摩擦中可
能由金属表面脱落下来→磨屑。
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§3.1.1 粘着磨损的概念
粘着磨损也称咬合(胶合)磨损。磨损产物通常呈
小颗粒状，从一物体表面粘附到另一个物体表面上，
然后在继续的摩擦过程中，表面层发生断裂，有时还
第一篇 材料磨损基础
Chapter 1: 材料的磨损
Chapter 2: 固体表面结构与接触特性 Chapter 3: 材料的磨损机理
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Chapter 3: 材料的磨损机理
磨损按不同机理和条件，主要分为四大基本类型，如 下图所示：
图(a)属粘着磨损，主要特征是磨损表面有细的 划痕，严重时有材料转移现象．磨损产物多为片状 或小颗粒，一般发生在蜗轮与蜗杆以及缸套与活塞 环之间的磨损。
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§3.1 粘着磨损
§3.1.1 粘着磨损的概念
§3.1.2 粘着磨损一般规律 §3.1.3 粘着磨损分类 §3.1.4 粘着磨损表达式与定律
§3.1.5 影响粘着磨损的因素
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§3.1.3 粘着磨损分类
1.按工作温度可分为低温粘着磨损和高温粘着磨损两类： （1） 低温粘着磨损． 按发生在摩擦面间的相对滑动速度不大 (0.5m/s～ 0.6m/s)，表面温度不高(100—150℃)，表面间压强很
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§3.1.3 粘着磨损分类
（2）高温粘着磨损 高温粘着磨损发生在相对滑动速度很大，表面压 力很高的条件下，这时微峰接触点上的瞬时温度很 高。仅仅在表面的很薄一层金属发生软化，被软化 的金属转移到另一个金属表面。在磨损的表面上，
沿着滑动方向形成交替的裂口、凹穴。表层的金相
§3.1.5 影响粘着磨损的因素
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§3.1.2 粘着磨损一般规律
粘着磨损过程一般分为三个阶段： (1)跑合阶段亦称 磨合阶段(磨合磨损阶段)； (2)稳定磨损阶段； (3)急 剧磨损阶段亦称破坏磨损阶段。如下图所示：
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§3.1.2 粘着磨损一般规律
(1)跑合阶段亦称磨合阶段(磨合磨损)：由于物体 实际表面在微观上都是粗糙不平的，所以两固体表 面的接触实际只是表面上微凸体的相互接触。当接 触表面开始相对滑动时，接触与焊合的那些高微凸 体将首先由于剪切而导致破坏。随着磨损过程的进 行．摩擦表面逐渐磨平，实际接触面积增大，相应 的磨损量Q，开始时增加很快，然后逐渐变慢，见图 oa段。随时间T的增加或行程的增长，磨损率下降。
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Chapter 3: 材料的磨损机理
图(d)为腐蚀磨损。它的主要特征是磨损表面有 化学反应膜或小麻点，但麻点比较光滑。磨损物为 簿的碎片或粉末，典型工件如船舶外壳、水力发电 的水轮机叶片等。
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Chapter 3: 材料的磨损机理
§3.1 §3.2 粘着磨损 磨粒磨损
§3.3
§3.4 §3.5
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§3.1.2 粘着磨损一般规律
图(b)表示两个摩擦表面相对滑动时，由于摩擦力的 作用，在表层产生塑性流动(实线表示)，表层的缺陷 不断扩展。表面接触部位发生金属间的粘着。
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§3.1.2 粘着磨损一般规律
图(c)表示表面层内的裂缝扩展到表面，金属从表面 撕裂下来，形成磨粒。一些金属粘着在另一个金属 表面。图(d)是磨损后形成的新表面。
腐蚀磨损
疲劳磨损 冲蚀磨损
§3.6
微动磨损
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§3.1
粘着磨损
§3.1.1 粘着磨损的概念
§3.1.2 粘着磨损一般规律 §3.1.3 粘着磨损分类 §3.1.4 粘着磨损表达式与定律
§3.1.5 影响粘着磨损的因素
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§3.1.1 粘着磨损的概念
粘着磨损的过程描述：
两相对滑动的表面在摩擦力作用下→表层
高时，相互接触的微峰之间发生冷焊的粘结点。粘
着点由于塑性流动产生明显的硬化，因而粘着点的 强度大于摩擦副中较软金属的强度。在相对滑动时，
软的金属可能从基体上脱落下来。这种粘着磨损，
表层上的金属组织和基体相都没有明显的相变和化 学成分的变化，见图1.3-4(a)，图1.3-5(d)，(e)所示。
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§3.1.3 粘着磨损分类
发生反粘附．即被粘附到另一个表面上的材料又回到 原来的表面上，这种粘附反粘附往往使材料以自由磨 屑状脱落下来。粘着磨损产物可以在任意的循环中形 成。粘着以后的断裂分离，并不一定在最初的接触表
面产生。
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§3.1
粘着磨损
§3.1.1 粘着磨损的概念
§3.1.2 粘着磨损一般规律 §3.1.3 粘着磨损分类 §3.1.4 1.2 粘着磨损一般规律
(2)稳定磨损阶段
经过跑合，表面微观几何形状改变，接触面积 增大，同时，摩擦表面加工硬化，从而建立了弹性 接触条件，这时磨损已趋于稳定，磨损量Q与时间T 成正比(见图ab段)，磨损率基本保持不变。
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§3.1.2 粘着磨损一般规律
(3)急剧磨损阶段亦称破坏磨损阶段
发生塑变→表面的污染膜、氧化膜破裂→
新鲜金属表面裸露→分子力使两表面焊合。
①若外力克服不了焊合点及其附近的结合
力
咬合现象
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§3.1.1 粘着磨损的概念
② 若外力大于这种结合力，外力使结合处发生剪切断
裂： a) 剪切发生在原接触面：不发生磨损，即“零磨 损”； b) 剪切发生在强度较低的金属一方：强度较高的
见图b点以后，由于温度急剧升高或表面金属组 织发生变化等原因，磨损速度急剧增加，磨损量Q剧 增，工作条件恶化，机械效率降低，精度降低，出 现异常的噪音与振动，最后导致零件完全失效。
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§3.1.2 粘着磨损一般规律
从磨屑脱落的角度分析，下图表示粘着磨损的发展过 程：图(a)为被磨表面的原始状态，表面粗糙不平，存 在由于加工形成的各种缺陷。