【文章內(nèi)容簡介】 料受到很大的塑性形變 ,卻沒有脫離母體 ,同時在溝底及溝槽附近的材料也受到較大的變形 。 犁溝時一般可能有一部分材料被切削而形成切屑 ,一部分則末被切削而僅有塑變 ， 披推向兩側(cè)和前緣 。 若犁溝時全部的溝槽體積都被推向兩旁和前緣而不產(chǎn)生任何一次切屑時 ,則稱之為 犁皺 。 犁溝或犁皺后堆積在兩旁和前緣的材料以及溝槽中的材料 ,當(dāng)受到隨后的磨料作用時 ， 可能把堆積起的材料重新壓平 ,也可能使已變形的溝底材料遭到再一次的犁皺變形 ,如此反復(fù)塑變 ,導(dǎo)致材料的加工硬化或其它強化作用 ,終于剝落而成為磨屑 。 由于多次變形引起材料晶格的殘余畸變 ， 導(dǎo)致材料不可能再繼續(xù)變形和吸收能量 。 塑性變形降低了材料應(yīng)力重新分配的能力 ， 故有些截面上 (當(dāng)外力不變時 )由于應(yīng)力的增長 (集中 )逐漸喪失塑性而變?yōu)榇嘈誀顟B(tài) 。 (3) 疲勞破壞 ： 摩擦表面在磨料產(chǎn)生的循環(huán)接觸力作用下，使表面材料因疲勞而剝落。 克拉蓋爾斯基 提出 “ 疲勞磨損機理在一般磨粒磨損中起主導(dǎo)作用 ” 。 疲勞一詞是指由重復(fù)應(yīng)力循環(huán)引起的一種特殊破壞形式 ， 這種應(yīng)力循環(huán)的應(yīng)力幅不超過材料的彈性極限 。 疲勞磨損系由于表層微觀組織受周期載荷作用而產(chǎn)生的 。 其特征是材料在強化過程進(jìn)展的同時 ， 過程的速度強烈地決定于周圍的介質(zhì)以及介質(zhì)對強化的作用 。 標(biāo)準(zhǔn)的疲勞過程常有潛伏期 ， 在此期間材料外部發(fā)生硬化但不出現(xiàn)任何微觀破壞 。 當(dāng)進(jìn)一步發(fā)展時 ， 在材料表層出現(xiàn)硬化的滑移塑變層和裂紋 。 ④ 微觀斷裂 (剝落 )磨損機理： 磨損時由于磨粒的壓入大多數(shù)材料都會發(fā)生塑性變形 。但脆性材料 ， 斷裂機理可能占支配的地位 。 當(dāng)斷裂發(fā)生時 ，壓痕四周外圍的材料都要被磨損剝落 ， 比塑性材料的磨損量大 。 脆性材料的壓入斷裂 ， 其外部條件決定于載荷大小 、 磨粒形狀與尺寸和周圍環(huán)境等參量 ， 內(nèi)部參量則主要決定于材料的硬度與斷裂韌性等 。 對脆性材料來說 ， 壓痕常帶有明顯的表面裂紋 。 斷裂韌性低的材料裂紋較長 。 當(dāng)橫向裂紋互相交叉或擴展到表面時 ， 就造成微觀斷裂機理的材料磨損 。 以上幾種磨料磨損機理 ， 還有待于進(jìn)一步的研究和闡明 。但有一點必須加以說明 ， 即磨料磨損過程中不只是有一種機理而往往有幾種機理同時存在 ， 由于磨損時外部條件或內(nèi)部組織的變化 ， 磨損機理也相應(yīng)地發(fā)生變化 ， 往往從一種機理為主轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N機理為主 。 END 5 磨料及其磨損性能 磨料的磨損性能和磨料的機械性能、存在狀態(tài)、結(jié)合狀態(tài)及其大小、形狀和運動條件等有關(guān)，特別是自然破碎后的角度。 磨料的硬度 是決定磨料磨損性比較關(guān)鍵的因素，在實際應(yīng)用上常以它來判定磨料磨損性的大小。除硬度外，其它如磨料的大小、形狀、強度等對磨料磨損性都有一定的影響。 ① 磨料的形狀 尖銳的、多角形的磨料 比圓而鈍的磨料磨損得快。尖銳的磨料在同一載荷下壓入深度大，容易造成金屬表面的微觀切削，增加磨損量； 圓而鈍的磨料 壓入深度小，大多數(shù)產(chǎn)生淺的犁溝或壓坑，使材料發(fā)生彈塑性變形或甚至只在彈性變形范圍內(nèi)，不發(fā)生切削，且在自由狀態(tài)時圓鈍形磨料容易發(fā)生滾動，使磨損量變得很小。從簡單模型的公式可知，磨料愈尖， θ角越大，其正切平均值越大，則磨損率也愈大。 ③ 磨粒大小 材料磨損量與磨粒大小有關(guān) ， 一般是隨著磨粒直徑的增大而增大 ， 直到達(dá)到某一臨界尺寸后就不再增大 ， 而這種影響對非金屬材料來說比金屬更大些 。 若載荷增大 ， 粒徑超過臨界尺寸后 ， 磨粒的大小對磨損仍有影響 ， 不過影響略小 。 這個臨界尺寸大致在 80μm 左右 ， 與材料成分 、 性能 、 預(yù)冷加工 、 速度與載荷等有關(guān) 。 ③ 磨粒尺寸： 一般金屬的磨損率隨磨粒平均尺寸的增大而增大，當(dāng)磨粒尺寸達(dá)到一定臨界尺寸后，磨損率不再增大，臨界尺寸大約為 80μm。 磨粒尺寸影響 若載荷增大 ， 粒徑超過臨界尺寸后 ， 磨粒的大小對磨損仍有影響 ， 不過影響略小些而已 。這個臨界尺寸大致在 80μm 左右 ，與材料成分 、 性能 、 預(yù)冷加工 、速度與載荷等有關(guān) 。 ④ 磨粒形狀和大小綜合作用 磨粒大小和形狀對磨損有綜合作用 。 克拉蓋爾斯基粗略估計半球形磨粒尺寸在 1μm以下 ， 只會產(chǎn)生彈性變形 ， 成為磨損極微的滑動磨損 。 也有認(rèn)為只要將潤滑油中 ， 即可防止磨料磨損 。 磨粒大小和形狀可使磨損由滑動磨損轉(zhuǎn)變?yōu)槟チ夏p ， 也可以從彈性變形轉(zhuǎn)變到塑性變形以致于切削 。 所以磨粒的尺寸 、 形狀和位向?qū)δチ夏p有很大的影響 ， 因為它們影響到從彈性接觸到塑性接觸的載荷和應(yīng)力 ， 以及引起臨界斷裂壓痕尺寸與溝糟尺寸的變化 。 ⑤ 磨粒硬度 當(dāng)磨料硬度低于試件硬 度 , 即 H0 ＜ (~1)H不產(chǎn)生 磨料磨損或產(chǎn)生輕微磨損。 當(dāng)磨料硬度超過試件硬度后， 磨損量隨磨料硬度而增加。 若磨料硬度很高將產(chǎn)生嚴(yán)重 磨損，此時磨損量不再隨磨料硬度而變化。 為了避免磨料磨損，材料硬度應(yīng)高于磨料硬度，一般當(dāng) H ＞ H0 時只發(fā)生輕微的 磨料磨損。 6 影響磨粒磨損的因素： 影響磨料磨損的因素可分為 外部因素 與 內(nèi)部因素 。 外部因素即磨損時的工作條件 ， 包括載荷 、 速度 、 溫度 、 相對運動及受力狀態(tài) 、 磨料 、 介質(zhì)與環(huán)境因素等；內(nèi)部條件包括受磨材料的化學(xué)成分 、 組織相機械性能等 。 磨料是影響磨損的重要外部因素 ， 前面已討論過 ， 其它因素分析如下： （ 1）載荷的影響： 根據(jù)磨料磨損的簡單模型可知， 磨損量與載荷成正比 。但這種線性關(guān)系一般都有一臨界值，到達(dá)此極限載荷，線性關(guān)系開始破壞。其原因是多種多樣的，主要的如 磨粒被壓碎 ， 砂紙破裂 ， 相互作用表面的摩擦熱使溫度升高發(fā)生一系列的組織和性能變化，材料表面加工硬化，磨粒受摩擦熱的影響而變質(zhì)以及三體磨料磨損時磨料對表面的相對運動發(fā)生變化等 ，都能引起磨損量改變，破壞磨損量與載荷的線性關(guān)系。 ② 滑動距離 若磨粒在滑動過程中條件不變 ， 如磨粒不變圓鈍或碎裂 ，則磨損量與滑動距離一般成正比 ， 否則磨損量將有改變 。 ③ 磨料和材料表面的相對速度 磨損條件和環(huán)境的改變會使滑動速度對磨損的影響產(chǎn)生不同的結(jié)果 。 當(dāng)速度較小時 ， 磨損率隨速度的增高而有下降的趨勢 ， 以后又逐漸升高 ， 到達(dá)一定速度后趨于常數(shù) 。 鮑登和泰伯 發(fā)現(xiàn) ， 金屬表面由于摩擦所引起的溫升將隨著摩擦速度增高而增高 ， 及至到達(dá)金屬的熔點 ， 此時 ， 就與速度無關(guān)了 。 因此磨損的增加可能是溫度增高所致 。 磨料磨損時金屬表面熱量的增加率 ， 大顆粒磨料比小顆粒的要大 。 在低速時 ，速度對磨損的影響并不重要 ， 而高速時 ， 特別在連續(xù)運轉(zhuǎn)時 ，速度對磨損的影響實際上是溫度對磨損的影響 ， 若此時將載荷減小 ， 這種影響將會降低 。 ④ 熱和溫度 摩擦?xí)r ， 載荷和速度對磨損的影響 ， 實際上是由于熱和溫度的影響所致 。 特別在高溫時 ， 熱能引起材料表面的氧化 、軟化 、 硬化甚至于熔化 ， 這樣就使表面的磨損變得復(fù)雜了 。 ⑤ 腐蝕環(huán)境和水蒸汽 存在有 酸性液體介質(zhì) 的作用 ， 其 pH值在 ～ 4范圍內(nèi) ，對零件有磨損和腐蝕的雙重作用 ， 使磨損量增加 。 水汽 的存在 ， 也足以使磨損加速 ， 三體磨料磨損時 ， 在大于通常濕度下 ， 特別是絕對濕度大于 10％ 以上時 ， 磨損率隨濕度的增長而增長甚速 。 在小于 10％ 時則影響不大 。 兩體磨料磨損時 ，相對濕度從 0～ 65％ 變化時 ， 磨損率都隨著增加 。 磨損率的變化和磨料由于濕氣而容易碎裂成較多較尖銳的小磨粒 ， 腐蝕化學(xué)膜的作用 ， 磨粒衰退以及載荷 、 作用時間等有關(guān) ， 是比較復(fù)雜的問題 。 ⑥ 材料的內(nèi)部因素 材料內(nèi)部因素包括材料的成分 、 微觀組織特征及機械性能等 。 三者互有聯(lián)系 ， 互有影響 。 金屬材料的化學(xué)成分和熱處理狀態(tài)決定了它們的組織 。 耐磨性與化學(xué)成分和微觀組織有關(guān) 。 對一定成分的材料 ， 它的耐磨性和體性硬度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系 。 影響磨料磨損的微觀組織參數(shù)主要有： 基體組織 、第二相 、 夾雜物 、 晶界 、 內(nèi)缺口和各向異性 。 影響磨料磨損的材料性能主要有：硬度 、 斷裂韌性 、 彈性模量 、 真實切斷抗力和抗拉強度等 。 第四節(jié) 疲勞磨損