【正文】 度和宏觀粗糙度（即波紋度）。如圖２－１所示，Ｐ8。２、金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬在固態(tài)下都是晶體，即由原子有規(guī)則的排列。如圖２－２所示，Ｐ8。金屬元素中，約有90%以上的金屬晶格屬于以下三種晶格形式：體心立方晶格，如圖２一３所示。面心立方晶格，如圖２一４所示。密排六方晶格，如圖２一５所示。３、表面能表面中全部分子所具有的額外勢能的總和叫做表面能。它是內(nèi)能的一種形式。４、表面膜１）物理吸附膜：當(dāng)氣體或液體與固體表面接觸時，由于分子或原子相互吸引的作用力而產(chǎn)生的吸附叫做物理吸附。這種吸附所形成的膜叫物理吸附膜。２）化學(xué)吸附膜：由于極性分子的有價電子與基體表面的電子發(fā)生交換而產(chǎn)生的化學(xué)的結(jié)合力，使極性分子定向排列，吸附在金屬的表面上所形成的吸附膜叫做化學(xué)吸附膜。３）化學(xué)反應(yīng)膜：由于潤滑油中的硫、磷、氯等元素與金屬表面進行化學(xué)反應(yīng)，二者之間的價電子相互交換，而形成一種新的化合物膜層叫做化學(xué)反應(yīng)膜。４）氧化膜：表面氧化形成具有化學(xué)吸附性質(zhì)的反應(yīng)膜。除金以外氧對所有金屬都能形成化學(xué)吸附反應(yīng)生成氧化膜。５、金屬表面層的實際結(jié)構(gòu)（如圖２－７，Ｐ9）二、固體表面的接觸（如圖２－８，Ｐ１０）１、名義（幾何）接觸面積Ａn：它是兩接觸固體幾何界面的邊界所確定的面積。如圖２－９，Ｐ１０。Ａn＝aχb，　Ａn與所加載荷無關(guān)。２、輪廓接觸面積Ａp：它是物理接觸表面被壓皺部分的面積。如圖２－９，P10中虛線范圍內(nèi)面積的綜和。ＡP的大小與表面所承受的載荷有關(guān)。３、真實接觸面積Ａr：在輪廓接觸面積內(nèi)，各真實接觸部分微小面積之和叫真實接觸面積，如圖２－９中虛線內(nèi)黑點的各個面積之和，它只是名義（幾何）接觸面積的幾百分之一到幾萬分之一。三、摩擦理論rub theory 摩擦的概念　?。保┒x：　　當(dāng)兩個相互接觸的物體，在外力作用下產(chǎn)生相對運動或具有相對運動趨勢時，在表面之間將產(chǎn)生阻止其發(fā)生相對運動或具有相對運動趨勢的作用，這種現(xiàn)象稱為摩擦。而這種阻止發(fā)生相對運動或相對運動趨勢的力稱為摩擦力?！　。玻┠Σ恋姆N類：（１）按摩擦副表面的潤滑狀態(tài)分　?、俑赡Σ羋ry rub：兩摩擦表面間即無潤滑油又無濕氣的摩擦。常指名義上無潤滑的摩擦。如剎車帶與軸之間的摩擦、火車車輪與鐵軌的摩擦、紡織機械上的摩擦。　?、谶吔缒Σ羈oundary (border) yub：兩摩擦表面間存在一層極薄的潤滑油膜（）,其摩擦和磨損并不取決于潤滑劑的粘度，而取決于兩摩擦表面的特性和潤滑劑的特性的摩擦。如齒輪輪齒表面間的摩擦即為邊界摩擦?！　、垡后w摩擦liquid rub：具有體積特性的流體層隔開的兩固體相對運動時的摩擦，既流體粘性引起的摩擦。因為摩擦發(fā)生在流體內(nèi)部，所以磨損最小。如正常運轉(zhuǎn)的曲軸與滑動軸承之間的摩擦。④半干摩擦semidry rub：指同時存在著邊界摩擦和干摩擦?xí)r的摩擦。如發(fā)動機工作時，氣缸上部和活塞環(huán)（特別是上死點時第一道活塞環(huán)附近）之間的摩擦。⑤半液體摩擦semi liquid rub：指同時存在著邊界摩擦和液體摩擦?xí)r的摩擦。（２）按摩擦副的運動形式分① 滑動摩擦：當(dāng)相互接觸表面相對滑動（或具有相對滑動的趨勢）時叫滑動摩擦。② 滾動摩擦：物體在力矩作用下沿著接觸表面滾動時的摩擦。（３）按摩擦副的材質(zhì)分① 金屬材料的摩擦：摩擦副由金屬材料組成的摩擦。如鋼、鑄鐵及有色金屬等。②非金屬材料的摩擦：摩擦副由非金屬材料組成的摩擦。如高聚合物、與金屬材料配對時。（４）按摩擦副的工況條件分① 一般工況的摩擦：即常見的工況（速度、壓力、溫度）下的摩擦。② 特殊工況下的摩擦：指在高速、高溫、高壓、低溫、真空等特殊工況下的摩擦?！　。病⒐诺淠Σ炼ɡ怼　。保┠Σ亮Φ拇笮∨c作用于摩擦面的法向載荷成正比，即摩擦系數(shù)為常數(shù)。２）摩擦力的大小與表觀接觸面積無關(guān)，既同一材料的物體不論其大小如何，其摩擦系數(shù)相同?！　。常╈o摩擦力大于動摩擦力。亦靜摩擦系數(shù)fj大于動摩擦系數(shù)fd。　?。矗┠Σ亮εc滑動速度無關(guān)。167。２－２　磨損原理及減少磨損的途徑　　一、概述１、磨損wear (and tear)：相互接觸的物體在相對運動時，表層材料不斷發(fā)生損耗的過程或者產(chǎn)生殘余變形的現(xiàn)象?！　。?、磨損量的表示方法：１）線磨損：它是以摩擦表面法向尺寸的減少量來計量的，用Δh表示。也可用線磨損率ＫＬ來表示，即滑動單位路程Ｌ摩擦表面法向尺寸的減少量?！　　　　　　　。耍蹋溅∕L　?。玻w積磨損：它是以單位面積上的減少量來計量的，用ΔＶ表示。也可用體積磨損率ＫＶ來表示，即單位面積ＡＮ內(nèi)滑動單位路程Ｌ表面物質(zhì)體積的減少量?！　　　　　　　。耍郑溅ぃ吱MＡＮL　?。常┵|(zhì)量磨損量：它是以單位面積內(nèi)表面物質(zhì)質(zhì)量的損失來計量的，用ΔＷ表示。也可用質(zhì)量的磨損率ＫＷ來表示，即單位面積ＡＮ內(nèi)滑動單位路程Ｌ表面物質(zhì)質(zhì)量的損失量?！　　　　　　　。耍祝溅ぃ专MＡＮL４）比磨損率：單位載荷Ｐ作用下，滑動單位路程Ｌ所磨去的體積或質(zhì)量。ＷＶ＝ΔＶ∕ＰＬ或ＷＶ＝ΔＷ∕ＰＬ二、磨損類型粘著(結(jié))磨損cohere wear１）定義：摩擦副相對運動時，由于固相焊合，接觸點表面的材料由一個表面轉(zhuǎn)移到另一表面的現(xiàn)象稱粘著磨損。２）過程：微凸體接觸→滑動→塑性變形→剪切→表面膜破壞→溫升→軟化和熔化→粘著→繼續(xù)滑動→剪斷→金屬轉(zhuǎn)移→形成新的粘著點→……３）粘著磨損影響因素：（１）材料特性的影響：a、摩擦副材料的互溶性：互溶性↑，磨損↑，反之相反b、多項金屬與單項金屬：多項金屬粘著傾向↓,磨損↓。c、晶體結(jié)構(gòu)：六方晶體較面心立方或體心立方晶體結(jié)構(gòu)的金屬，f↓，磨損↓。d、材料的硬度：硬度↑，磨損↓?！　、摩擦副配對：　金屬－非金屬，磨損↓?！　、脆性材料與塑性材料：　脆性材料磨損↓?！?（２）壓力的影響：　Ｗ↑，磨損↓，Ｗ↑到臨界值后，粘著磨損↑↑?！?（３）溫度的影響：　t↑，粘著磨損。a、摩擦副表面材料的性能改變：　　 t↑，硬度↓，粘著傾向↑，磨損↑?！　? t↑↑，相變，熔化，粘著傾向↑，磨損↑?！　、化合物薄膜生成：　 t↑，氧化薄生成↑，磨損↓。　　c、潤滑劑性能改變：　　t↑，油膜變稀，氧化或燃燒，油膜破壞，磨損↑。d、滑動速度：圖210P12 Ｖ↑，磨損↑?！　? Ｖ＝Ｖ臨時，磨損最利害。ＶＶ臨時，粘著磨損↓?！　。?、磨料（粒）磨損abrasive wear １）定義：在摩擦過程中，因硬顆?；蛴驳耐钩鑫?，沖刷摩擦表面而引起材料脫落的現(xiàn)象稱磨料（粒）磨損?！　。玻┻^程：　?。ǎ保┠チ蠈δΣ帘砻孢M行微量切削過程?！　。ǎ玻┠チ献饔檬鼓Σ帘砻媸芙蛔兘佑|應(yīng)力和變形，使表面疲勞破壞?！　。ǎ常λ苄暂^大的材料，磨料（粒）在力的作用下，壓入表面而產(chǎn)生壓痕，從表面層上擠壓出剝落物?！　。常┠チ希＃┠p的影響因素　?。ǎ保┎牧嫌捕龋翰牧嫌捕取?，磨損↓。（２）磨料（粒）硬度：磨料（粒）硬度↑，磨損↑?！　。ǎ常┠チ希＃┝６龋耗チ希＃┝６取?，磨損↑?！　。场⑵谀pfatigued (tired) wear　?。保┒x：兩接觸表面作滾動或滾動滑動復(fù)合運動摩擦?xí)r，因周期性載荷作用下，使表面產(chǎn)生變形和應(yīng)力，從而使材料導(dǎo)致裂紋和分離出微片或顆粒的磨損稱疲勞磨損。　?。玻┢谀p的過程：（１）裂紋起源于摩擦表面：特點：磨屑呈片狀，斷口顏色較暗。（２）裂紋起源于次表面：純滾動時，（b為接觸半徑）的深度處。若此處材料強度低或有缺陷，將會首先產(chǎn)生塑變，經(jīng)過一定循環(huán)之后，產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋沿著最大剪切應(yīng)力的方向或夾雜物的分布走向發(fā)展，直致表面形成材料脫落。特點：裂紋擴展緩慢，斷口較亮?！　。ǎ常┝鸭y起源于硬化層和心部過渡區(qū)：經(jīng)表面強化處理（滲碳、淬火）的零件，其接觸疲勞裂紋起源于表面硬化層和心部交界過渡區(qū)。特點：裂紋發(fā)展一般先平行于表面，經(jīng)過擴展一段后再垂直或傾斜于接觸表面向外發(fā)展。先是小麻點剝落，然后很快大塊剝落，這類的剝落深度一般較大?！　。常┯绊懸蛩兀骸　。ǎ保┎牧弦蛩兀篴、冶金質(zhì)量：質(zhì)量↑，缺陷少，疲勞源↓，疲勞磨損↓。 b、組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)：未溶碳化物的尺寸大，分布不均，疲勞磨損↑。 c、硬度：硬度↑，疲勞磨損↓。　?。ǎ玻┍砻娲植诙龋罕砻娲植诙取?，抗疲勞磨損性能↑，疲勞磨損↓。　?。ǎ常堄鄳?yīng)力：表面殘余壓應(yīng)力，疲勞磨損↓。　　 表面殘余拉應(yīng)力，疲勞磨損↑?！　。ǎ矗櫥停赫扯取?，疲勞磨損↓?！　。?、腐蝕磨損corrode wear：１）定義：在摩擦過程中，金屬同時與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生物質(zhì)損失，稱腐蝕磨損。２）腐蝕磨損類型：　　（１）氧化磨損：在摩擦過程中，金屬與空氣中的氧或潤滑油中的氧起反應(yīng)生成氧化膜時的磨損。　?。ǎ玻┨厥饨橘|(zhì)的腐蝕磨損：在摩擦過程中，金屬與酸、堿、鹽等特殊介質(zhì)起化學(xué)腐蝕作用時的磨損?！　。ǎ常┭ㄎg：固體相在氣蝕狀態(tài)的液體運動下而產(chǎn)生的表面破壞?！　。常└g磨損過程：與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)→生成腐蝕產(chǎn)物→摩擦脫落→露出新鮮機體→生成腐蝕產(chǎn)物→摩擦脫落→……　　４）影響因素：　?。ǎ保┭趸び捕龋萶與機體金屬硬度Ｈm的比值：a、當(dāng)ＨoHm時，磨損↑?！　、當(dāng)Ｈo≈Hm時，載荷小時，磨損↓?！　　　　　　　　　　≥d荷大時，磨損↑?！　、當(dāng)Ｈo與Hm都高時，磨損↓。 （２）氧化膜的性質(zhì)：（指與基體結(jié)合強度）脆性氧化膜與基體結(jié)合強度↓，易磨掉。如鋁氧化膜?！　№g性氧化膜與基體結(jié)合強度↑，不易磨掉。如鋼氧化膜?！　。ǎ常┗瑒铀俣龋骸　』瑒铀俣取?，氧化磨損↓（如圖２—10中a）所示）?！　。ǎ矗┙佑|壓力（如圖２—10中b）所示）：當(dāng)Ｐ↑，氧化磨損↑，當(dāng)Ｐ＝Ｐ0時，氧化磨損最大。后減小，再增加（Ｐ0為某一值）。　　當(dāng)Ｐ臨界壓力后，轉(zhuǎn)為粘著磨損，且磨損急劇↑。（PＰ0時，主要成分為ＦeＯ；ＰP0時，主要成分為ＦeＯ，F(xiàn)e2O3和Fe3O4。）　　５、微動磨損small move wear (slight vibration wear)：　?。保┒x：兩接觸表面由于受相對低振幅振蕩運動而產(chǎn)生的磨損稱微動磨損?！　。玻┪幽p的發(fā)生過程：接觸壓力→使摩擦副表面的凸起部分發(fā)生塑性變形和粘著。小振幅振動→使粘著點剪切脫落→露出基體金屬表面→這些脫落顆粒及新表面又與大氣中的氧反應(yīng)，生成以三氧化二鐵（Fe2O3）為主的氧化物；磨屑呈紅褐色，如有潤滑油則流出紅褐色膠體。這些氧化物不易排出，故在摩擦面起著磨料磨損的作用。如此循環(huán)不止。若振動應(yīng)力很大時，微動磨損處能形成表面應(yīng)力源，由疲勞裂紋發(fā)展引起完全的破壞（斷裂）。３）影響因素：a、載荷(w)的影響：Ｗ↑，微動磨損↑。Ｗ超過臨界值后，微動磨損↓?！　、相對濕度：濕度↑，微動磨損↓?！　、振幅：振幅↑，微動磨損↑?！　、潤滑劑：一般情況影響不大，但有潤滑劑，微動磨損↓?！　、材料性能：材料的硬度↑，微動磨損↓?！　∪?、減少磨損的途經(jīng)１、結(jié)構(gòu)設(shè)計方面　　要求結(jié)構(gòu)合理，保證零件的強度、剛度，防止應(yīng)力集中，有良好的冷卻方式和潤滑方式等。　?。?、摩擦副材料的選擇選擇磨合性好，耐磨，ｆ↓，熱膨脹系數(shù)小，耐熱性好，高溫耐磨性好等。配對時注意避免同種金屬配對，不選擇純金屬，而選擇合金或異種金屬配對。３、加工、裝配工藝方面加工、裝配工藝合理，并且要保證質(zhì)量。４、表面處理方面１）冷作硬化工藝：冷壓光工藝等。２）表面淬火和化學(xué)處理工藝：火焰淬火，高頻淬火，滲碳淬火，氣體軟氮化，滲硫，滲硼等。３）表面復(fù)蓋工藝：推焊，噴涂，噴焊，電鍍等。５、冷卻、潤滑方面：選擇合理的冷卻、潤滑方式和冷卻劑、潤滑劑。６、使用管理方面：　　避免違章作業(yè)，注意維護保養(yǎng)。如機器一起動就開高速，滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)或在高速，滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)中一下就停車，油溫、水溫過高或過低也不及時處理等等。 　第三章　　無損探傷not damage flaw detection167。３－１　磁粉探傷　magnetic powder (force)flaw detection 一、磁粉探傷的原理和特點１、原理：將鐵磁性工件置于磁場中被磁化，如果工件的表面或近表面存在有缺陷（氣孔、裂紋、夾雜、疏松等）時，磁力線在此處會發(fā)生偏散現(xiàn)象，一部分磁力線繞過缺陷暴露在空氣中，產(chǎn)生漏磁現(xiàn)象，這種漏磁就在工件表面形成一對N，S極的局部磁場，如果撒上磁鐵粉，局部磁場的磁極便吸附磁鐵粉而顯示缺陷的位置，形狀和大小。如圖31P16?！　。?、特點：　　１）磁粉探傷只適用于鐵磁性工件（鐵、鈷、鎳及其合金）；　?。玻┐欧厶絺荒軝z查出工件的表面及近表面存在的缺陷；　　３）磁粉探傷只能檢查出與磁力線垂直或成一定角度的缺陷?！　《?、磁化方法１、縱向磁化：是指工件磁化后，所產(chǎn)生的磁力線方向與工件的軸線方向（或纖維方向）一直的磁化方法。如圖３－２所示?！　。?、周向磁化：是指工件磁化后，所產(chǎn)生的磁力線方向是圓周方向或與工件軸線方向垂直的磁化方法。如圖３－３所示。３、綜合磁化：縱向磁化和周向磁化同時存在稱為綜合磁化。綜合磁化時，周向磁化一般用交流電，縱向磁化一般用直流電。一般固定式磁力探傷機都可以分別進行縱向磁化，周向磁化和綜合磁化。如圖３－５所示。　　三、磁粉探傷的磁化電流　　１、磁化電流的種類：　　１）交流電：有集膚效應(yīng)，可探離表面１～；　?。玻┲绷麟姡簾o有集膚效應(yīng)，可探離表面３～４mm；　　為確保安全，一般用低壓（２４伏）大電流?！　。病⒋呕绞剑骸　。保┻B續(xù)式：在探傷過程中，一直通以電流；　?。玻_擊式：以大電流在短時間內(nèi)將工件磁化，斷電后利用剩磁探傷。又稱剩磁式。適用于剩磁性