2-摩擦學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)-資料下載頁(yè)
2025-08-04 17:42本頁(yè)面
【正文】 金相試樣時(shí)，用一般的腐蝕液很難被腐蝕，因呈現(xiàn)白色，故稱 “白層”。 其厚度根據(jù)摩擦條件可以從幾個(gè) um到 100um不等。這種現(xiàn)象并不限于摩擦表面。在噴丸強(qiáng)化，磨削加工，電火花切割，激光處理后的表面，以及長(zhǎng)期使用的鐵軌接頭處都會(huì)形成。 46 摩擦學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 在摩擦過(guò)程中，特別是干摩擦，在微凸體接觸區(qū)域的溫度可能超過(guò)相變點(diǎn)，表面層存在的溫度梯度將促進(jìn)新相形成的過(guò)程，同時(shí)摩擦過(guò)程還會(huì)引起元素的擴(kuò)散。這些都將促進(jìn)相變過(guò)程的加速進(jìn)行而形成白層結(jié)構(gòu)。關(guān)于白層的組織結(jié)構(gòu)及其高硬度的原因還存在很多爭(zhēng)論，如有以下一些觀點(diǎn)： 1．由于激熱激冷，形成了超細(xì)晶粒的淬火馬氏體。 2．與環(huán)境介質(zhì)作用，吸收了氧與氮形成一定數(shù)量的氧化物與氮化物。 3. 與潤(rùn)滑油作用，吸收了碳形成了較多的碳化物。 但多數(shù)人認(rèn)為白層結(jié)構(gòu)主要是馬氏體 +奧氏體 +碳化物三者的混合物，這已為大量的電鏡與 X射線分析所證實(shí)。 47 摩擦學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 整個(gè)白層不一定是一層均勻的組織，還可能出現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)，這種情況決定于相變完成的程度，與摩擦條件有密切關(guān)系。重要的是必須建立充分的溫度及變形條件，不能保證這個(gè)條件，相變過(guò)程不能充分進(jìn)行，就可能出現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)的過(guò)渡狀態(tài)。 白層結(jié)構(gòu)具有高硬度是肯定的，但它對(duì)摩擦與磨損的作用還有待于研究。如白層是在摩擦過(guò)程中形成，還是在停止摩擦之后才形成的。如果屬于后者，則在摩擦過(guò)程中金屬表面處于奧氏體狀態(tài)，它對(duì)摩擦與磨損的影響就會(huì)是另一種情況。再有白層是否都能形成一層均勻等厚的組織，如果是不均的，是否會(huì)引起較大的殘余應(yīng)力或應(yīng)力集中等。 48 摩擦學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) (三 )化學(xué)效應(yīng) 在摩擦過(guò)程中，表面層的化學(xué)組成會(huì)發(fā)生顯著的變化，雖然這個(gè)薄層很薄，甚至只有幾個(gè)納米的數(shù)量級(jí)，但它對(duì)材料的摩擦與磨損卻起了十分重要的作用?；瘜W(xué)成分的變化主要來(lái)自以下幾個(gè)方面： 金屬與氣體 金屬與潤(rùn)滑劑 金屬與金屬 49 1．金屬與氣體之間的相互作用 這種相互作用可能有三種基本形式 : 物理吸附，化學(xué)吸附及化學(xué)反應(yīng)。 物理吸附是靠分子之間引力形成的，具有比較弱的結(jié)合鍵。 化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)都可以形成比較強(qiáng)的結(jié)合鍵。 由于表面吸附了氣體，一般都會(huì)使摩擦系數(shù)降低，降低的程度因不同氣體而異。在 H2， 02， CO2， H2S等氣體中以氧的作用最顯著。所以人們常稱之為 天然潤(rùn)滑劑。 50 摩擦學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 2．金屬與潤(rùn)滑劑之間的相互作用 大部分潤(rùn)滑劑用的是礦物油，其分子結(jié)構(gòu)一般是氫與碳原子連接成的長(zhǎng)鏈： 51 摩擦學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 潤(rùn)滑油所以具有高的粘度，可以設(shè)想是由于它們的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)互相纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)而引起的。一般植物油的分子在鏈的一端有一個(gè)活性基，即其一端明顯地變成具有正電荷，而另一端變成具有負(fù)電荷的所謂 “ 極化 ”分子，這種極化分子對(duì)金屬表面具有很強(qiáng)的親和力。但這種結(jié)構(gòu)的化合物主要存在于動(dòng)物和植物油中，而不存在于礦物油中。 怎么辦呢？ 52 摩擦學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 為了彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)，常在礦物油中加入一定量的添加劑，以增加潤(rùn)滑油的活性極化分子。這些添加劑可以透過(guò)礦物油遷移到金屬表面來(lái)，在摩擦的作用下，在表面上便形成一個(gè)牢固的單分子層或化學(xué)覆蓋層。由于添加劑的作用，可以使摩擦系數(shù)明顯降低。 還有潤(rùn)滑油中的極壓添加劑，其作用是可以在較高溫度下分解出活性元素，與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。生成一種低剪切強(qiáng)度的金屬化合物薄膜，隨摩擦溫度的上升，反應(yīng)速度加快。整個(gè)反應(yīng)速度決定于極壓添加劑活性分子通過(guò)邊界潤(rùn)滑膜向金屬表面的擴(kuò)散速度。 53 摩擦學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 3．金屬之間的相互作用 在金屬與金屬相互摩擦過(guò)程中，會(huì)發(fā)生金屬元素的轉(zhuǎn)移和表面元素的偏析現(xiàn)象。圖 45鋼凸輪與合金冷激鑄鐵搖臂摩擦副，在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的滑動(dòng)摩擦后，發(fā)生了合金元素從搖臂明顯地轉(zhuǎn)移到凸輪表面的現(xiàn)象。 54 摩擦學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 圖 ，這種現(xiàn)象顯然是由于粘著過(guò)程引起的金屬轉(zhuǎn)移的結(jié)果。將引起接觸表面一系列的變化，如表面的成分、硬度、塑性、微凸體的大小及形狀、實(shí)際接觸面積的大小等，這些變化必然會(huì)影響摩擦與磨損的狀態(tài)。 55 摩擦學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 圖 3． 37所示是合金冷激鑄鐵表面層，經(jīng)過(guò)滑動(dòng)摩擦以后形成的元素偏析，可見這種偏析也是有選擇性的，即某些元素如 Cu與 Si，在表面層形成了明顯的偏聚。 56 復(fù) 習(xí) 思 考 題 ?？ ?？分別為什么？ ?： ?干摩擦 邊界摩擦 流體潤(rùn)滑摩擦 ?4. 用于闡明干摩擦特性的早期摩擦理論主要有哪些： 分別說(shuō)明乊。 ?5. 什么是 焊合、剪切及犁削理論 ？ ?6. 摩擦系數(shù)與哪些材料參數(shù)有關(guān) ？ ? ？什么是“閃溫”、“白層”和“ 天然潤(rùn)滑劑”。
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