材料的磨损和接触疲劳VIP免费

第八章材料的磨损和接触疲劳8.1摩擦与磨损的基本概念8.2磨损机制及提高磨损抗力的因素8.4接触疲劳8.5非金属材料的磨损性能相互接触的机械部件之间在相对运动的过程中必然出现摩擦，产生发热和磨损。这不仅降低电力的利用效率，长期的磨损还将导致机械部件的精度下降，甚至报废。大约80%的机件失效是磨损引起的。因此，研究磨损规律，提高机件的耐磨性，对节约能源、减少材料消耗、延长机件寿命具有重要意义。本章重点讨论机件中常见的磨损形式，介绍其机理和影响磨损速率的因素，并从材料学角度研究控制磨损的途径。前言8.1摩擦与磨损一、摩擦及类型：摩擦：两个相互接触的物体或物体与介质之间在外力作用下，发生相对运动，或者具有相对运动的趋势时，在接触表面上所产生的阻碍作用。摩擦静摩擦动摩擦滑动摩擦滚动摩擦根据润滑状态分：液体摩擦、半液体摩擦、境界摩擦、干摩擦二、磨损及类型磨损：当两个物体沿接触表面作相对运动时发生摩擦，引起物体表面层的物理、化学、机械性能的变化，并因此出现几何形状、尺寸及物体质量的变化过程。摩擦是磨损的原因，磨损是摩擦的必然结果。磨损的影响因素：摩擦副材料、润滑条件、加载方式和大小、相对运动性（方式和速度）以及工作温度。磨损的类型(按照磨损的破坏机制来分）：氧化磨损；黏着磨损(咬合磨损、热磨损）；磨粒磨损；微动磨损；表面疲劳磨损(接触疲劳)。磨损类型并非固定不变，在不同的外部条件和材料具有不同特性情况下，损伤机制会由一种损伤机制变成另一种损伤机制。磨损形式随滑动速度和载荷的变化三、耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的力学性能指标，用磨损量来表示。(1)跑合阶段：磨损速率不断减小。(3)剧烈磨损阶段：磨损重新加剧，机件快速失效。(2)稳定磨损阶段：材料的耐磨性能由该段经历的时间、磨损速率或磨损量来评定。大多数工件均在此阶段服役，磨合得越好，该段磨损速率就越低。磨损曲线（磨损量－时间曲线）：磨损量可以有几种表示方法：（1）线磨损量即机件摩擦表面的法线方向的尺寸减少量。（2）体积磨损或质量磨损即机件体积或质量的损失量。耐磨性也可由磨损量倒数来表示；也可由相对耐磨性ε表示：一、氧化磨损大气中的机件表面总有一层氧的吸附层，当摩擦副作相对运动时，由于表面凹凸不平，在凸起部位单位压力很大，导致产生塑性变形。塑性变形加速了氧向金属内部扩散，从而形成了氧化膜。氧化腐蚀过程：由于形成的氧化膜强度低，在摩擦副继续作相对运动时，氧化膜被摩擦副一方的凸起所剥落，裸露出新表面，发生氧化，随后又再被磨去。如此，氧化膜形成又除去，机件表面逐渐被磨损。氧化磨损具有最小的磨损速率，生产上可以允许该磨损的存在。8.2磨损机制及提高磨损抗力的因素二、咬合磨损（黏着磨损、粘着磨损）其过程：粘着→剪断→转移→再粘着定义：只发生在滑动摩擦条件下，零件表面缺乏润滑和无氧化膜，摩擦副相对滑动速度较小（钢小于1m/s），而单位法向载荷很大，以致接触应力超过实际接触点处屈服强度而产生的一种磨损。咬合磨损的速率较大。减轻咬合磨损的主要措施：(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。(2)降低表面粗糙度，增加真实接触面积，减少凸起接触点处所受压力。(3)设计时摩擦副一方承受的压强不超过所选材料硬度的1/3。(4)表面化学热处理改变材料表面状态，如进行渗碳、磷化、氮碳共渗处理等。三、磨粒磨损又称磨料磨损或研磨磨损，是指滑动摩擦时，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：摩擦面上有明显梨沟(1)若是低应力磨粒磨损，则应设法提高表面硬度；(2)若遇重载荷，甚至大冲击载荷下磨损，则基体材料组织最好是高硬度、良好韧性的贝氏体；(3)就合金钢而言，控制和改变碳化物数量、分布、形态对提高抗磨粒磨损能力起着决定性影响；(4)对于经渗碳、碳氮共渗等提高表面硬度的机件，应经常对机件、润滑油进行防尘、过滤；(5)确定材料硬度时，应以Hm＝1.3Ha(Hm为摩...