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材料的磨損性能及試驗(yàn)概述

返回列表來(lái)源:天氏庫(kù)力 發(fā)布日期 2022-12-20 瀏覽:

磨損是由于機(jī)械作用、化學(xué)反應(yīng)(包括熱化學(xué)、電化學(xué)和力化學(xué)等反應(yīng)),材料表面物質(zhì)不斷損失或產(chǎn)生殘余變形和斷裂的現(xiàn)象。
磨損是發(fā)生在物體上的一種表面現(xiàn)象,其接觸表面必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。磨損必然產(chǎn)生物質(zhì)損耗(包括材料轉(zhuǎn)移),而且它是具有時(shí)變特征的漸進(jìn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

1.磨損的危害
跑合階段:表面被磨平,實(shí)際接觸面積不斷增大,表面應(yīng)變硬化,形成氧化膜,磨損速率減?。?/span>

定磨損階段:斜率就是磨損速率,唯一穩(wěn)定值;大多數(shù)機(jī)件在穩(wěn)定磨損階段(AB段)服役;
劇烈磨損階段:隨磨損的增長(zhǎng),磨耗增加,表面間隙增大,表面質(zhì)量惡化,機(jī)件快速失效。

2.磨損的評(píng)定

磨損時(shí)零件表面的損壞是材料表面單個(gè)微觀體積損壞的總和。目前對(duì)磨損評(píng)定方法還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。這里主要介紹三種方法:磨損量、耐磨性和磨損比。
磨損量分為長(zhǎng)度磨損量Wl、體積磨損量Wv、重量磨損量Ww。
耐磨性是指在一定工作條件下材料耐磨損的特性。耐磨性使用最多的是體積磨損量的倒數(shù)。
材料耐磨性分為相對(duì)耐磨性和絕對(duì)耐磨性?xún)煞N。材料的相對(duì)耐磨性ε是指兩種材料A與B在相同的外部條件下磨損量的比值,其中材料之一的A是標(biāo)準(zhǔn)(或參考)試樣。

εA=WA/WB


磨損比用于度量沖蝕磨損過(guò)程中的磨損。(磨損比=材料的沖蝕磨損量/造成該磨損量所用的磨料量)

3.磨損的類(lèi)型

磨損按磨損機(jī)理可分為粘著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、沖蝕磨損、微動(dòng)磨損,按環(huán)境介質(zhì)可分為干磨損、濕磨損、流體磨損。

3.1粘著磨損
當(dāng)摩擦副相對(duì)滑動(dòng)時(shí), 由于粘著效應(yīng)所形成結(jié)點(diǎn)發(fā)生剪切斷裂,被剪切的材料或脫落成磨屑,或由一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面,此類(lèi)磨損稱(chēng)為粘著磨損。
磨損過(guò)程:粘著→剪斷→轉(zhuǎn)移→再粘著。
 



粘著磨損的的影響因素

(1)摩擦副材料性質(zhì)的影響
脆性材料比塑料材料的抗粘著能力高;
相同金屬或互溶性大的材料摩擦副易發(fā)生粘著磨損,反之則不易發(fā)生粘著磨損;
多相金屬也不容易發(fā)生粘著磨損;
表面處理可以減小粘著磨損;
硬度高的金屬比硬度低的金屬抗粘著能力強(qiáng)。

(2)載荷與速度的影響
載荷增加——粘著磨損加劇,但是有一個(gè)臨界載荷;
在壓力一定的情況下,粘著磨損隨滑動(dòng)速度的增加而增加,在達(dá)到某一極大值后,又隨著滑動(dòng)速度的增加而減少。

(3)表面溫度的影響
表面溫度升高可使?jié)櫥なВ共牧嫌捕认陆?,摩擦表面容易產(chǎn)生粘著磨損。

(4)潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂的影響
在潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂中加入油性或極壓添加劑能提高潤(rùn)滑油膜吸附能力及油膜強(qiáng)度,能成倍地提高抗粘著磨損能力。

粘著磨損的改善措施:提高硬度、采用互溶性小的金屬、耐磨鍍層、加油性和極壓添加劑。

3.2
磨粒磨損
外界硬顆粒或者對(duì)磨表面上的硬突起物或粗糙峰在摩擦過(guò)程中引起表面材料脫落的現(xiàn)象, 稱(chēng)為磨粒磨損(又稱(chēng)磨料磨損)。磨粒是摩擦表面互相摩擦產(chǎn)生或由介質(zhì)帶入摩擦表面。磨粒磨損是最普遍的一種形式,主要出現(xiàn)在采礦、鉆探、建筑、運(yùn)輸與農(nóng)業(yè)等機(jī)械相關(guān)零部件,據(jù)統(tǒng)計(jì),工業(yè)中磨粒磨損造成的損失約占總的50%左右。

磨粒磨損的影響因素
磨礪磨損的改善措施:(1)對(duì)于以切削作用為主要機(jī)理的磨粒磨損應(yīng)增加材料硬度;(2)根據(jù)機(jī)件的服役條件,合理選擇相應(yīng)的耐磨材料;(3)采用滲碳、滲氮共滲等化學(xué)熱處理提高表面硬度;(4)機(jī)件的防塵和清洗。

3.3疲勞磨損
兩接觸表面作純滾動(dòng)或滾動(dòng)與滑動(dòng)復(fù)合摩擦?xí)r,在高接觸壓應(yīng)力的作用下,經(jīng)過(guò)多次應(yīng)力循環(huán)后,在其相互作用表面的局部地區(qū)產(chǎn)生小塊材料剝落,形成麻點(diǎn)或凹坑,這種磨損稱(chēng)為疲勞磨損,又稱(chēng)為接觸疲勞。疲勞磨損與材料疲勞破壞的主要區(qū)別:磨損的產(chǎn)生與摩擦力有關(guān);磨損往往發(fā)生在材料的表層或次表層。

疲勞磨損類(lèi)型:麻點(diǎn)剝落、淺層剝落、深層剝落。
麻點(diǎn)剝落: 是指深度在0.1~0.2mm以下的小塊剝落,裂紋一般起源于表面,剝落坑呈針狀或痘狀。
淺層剝落: 其剝落深度一般為0.2~0.4 mm。多出現(xiàn)在機(jī)件表面粗糙度低、相對(duì)滑動(dòng)小的場(chǎng)合。
深層剝落: 這類(lèi)剝落坑較深(>0.4mm)、塊大。一般發(fā)生在表面強(qiáng)化的材料中,如滲碳鋼中。

疲勞磨損影響因素
疲勞磨損的改善措施:提高摩擦面硬度、采用表面強(qiáng)化工藝、提高冶金質(zhì)量、減少缺陷、提高潤(rùn)滑劑粘度、增大膜厚比,消除水分。

 

3.4腐蝕磨損
材料在摩擦過(guò)程中與周?chē)慕橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起的物質(zhì)從表面損失的現(xiàn)象,稱(chēng)為腐蝕磨損。腐蝕磨損按腐蝕介質(zhì)的性質(zhì),腐蝕磨損可分為兩類(lèi),即化學(xué)腐蝕磨損和電化學(xué)腐蝕磨損。化學(xué)腐蝕磨損指金屬材料在氣體介質(zhì)或非電解質(zhì)溶液中的磨損,其中最重要的一種是氧化磨損。電化學(xué)腐蝕磨損指金屬材料在導(dǎo)電性電解質(zhì)溶液中的磨損。

氧化磨損指金屬表面與氣體介質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng),在表面生成氧化膜,隨后在磨料或微凸體作用下被去除,新暴露的表面又重新被氧化、磨去的過(guò)程中形成的磨損。
氧化磨損條件:摩擦表面氧化的速率大于氧化膜被磨損的速率,氧化膜與基體結(jié)合的強(qiáng)度大于摩擦表面的剪切應(yīng)力,氧化膜厚度大于表面磨損破壞的深度。
氧化磨損影響因素:氧化膜性質(zhì)、載荷、滑動(dòng)速度、金屬表面狀態(tài)。

電化學(xué)腐蝕磨損是指摩擦副工作在電解質(zhì)溶液(如酸、堿、鹽等)中,并和它們發(fā)生作用形成各種不同的產(chǎn)物,又在摩擦中被去除的過(guò)程。
摩擦表面遍布點(diǎn)狀或絲狀腐蝕痕跡,磨損產(chǎn)物是酸、堿、鹽的金屬化合物。

電化學(xué)腐蝕磨損的影響因素:(1)腐蝕介質(zhì)的性質(zhì),同種材質(zhì)在不同介質(zhì)中的腐蝕磨損行為是不同的,另外,介質(zhì)濃度、pH值和溫度也會(huì)影響腐蝕磨損;(2)材料性質(zhì),在強(qiáng)磨損—弱腐蝕條件下,含碳量提升——耐磨蝕性提高,反之在弱磨損—強(qiáng)腐蝕條件下則耐磨蝕性降低。不同熱處理后鋼的組織差異也會(huì)對(duì)鋼的耐磨性有影響;(3)機(jī)械因素,外加載荷的大小及其作用頻率也會(huì)對(duì)材料耐磨蝕性產(chǎn)生影響。

3.5其他磨損形式
沖蝕磨損是指流體或固體顆粒以一定的速度和角度對(duì)材料表面進(jìn)行沖擊所造成的磨損。
根據(jù)顆粒及其攜帶介質(zhì)的不同,沖蝕磨損又可分為氣固沖蝕磨損、流體沖蝕磨損、液滴沖蝕和氣蝕等。
對(duì)于沖蝕磨損通常采用涂抹預(yù)保護(hù)涂層,根據(jù)磨損情況的不同選擇不同的保護(hù)層。主要有以下三種:采用耐磨涂層膠,耐磨修補(bǔ)劑進(jìn)行預(yù)保護(hù);采用耐磨陶瓷膠粘貼特種耐磨陶瓷片進(jìn)行預(yù)保護(hù);采用聚氨酯彈性涂層。
微動(dòng)磨損指受壓配合面在微小幅度的振動(dòng)下發(fā)生的磨損現(xiàn)象,是一種復(fù)合磨損(粘著、磨粒、疲勞、腐蝕)。
 


 

微動(dòng)磨損的控制措施:消除振動(dòng),增加接合面上的正壓力,增大接合面間的摩擦力,采用良好的潤(rùn)滑,采用潤(rùn)滑脂,采用固體潤(rùn)滑劑。

4.磨損試驗(yàn)

測(cè)定材料抵抗磨損能力的一種材料試驗(yàn)。通過(guò)這種試驗(yàn)可以比較材料的耐磨性?xún)?yōu)劣。
磨損試驗(yàn)比常規(guī)的材料試驗(yàn)要復(fù)雜。首先需要考慮零部件的具體工作條件并確定磨損形式,然后選定合適的試驗(yàn)方法,以便使試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果較為吻合。


磨損量的測(cè)量方法

5.相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)




 

 

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