【正文】 外逸電子在潤滑行為中 ， 可以起有益作用也可起危害作用 。 特別是隨著磨損的發(fā)展 ， 摩擦面上不斷裸露出新生金屬表面 ， 活性特別高 ， 很容易發(fā)生這些反應(yīng) 。 金屬摩擦副在邊界潤滑條件下滑動(dòng)時(shí) ， 潤滑添加劑本身或添加劑由于摩擦分解或聚合與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ，可形成各種邊界潤滑膜 。 相對滑動(dòng)速度固定 ， 載荷小時(shí)主要是氧化磨損 ；當(dāng)壓力 p低于某值 p0時(shí) ， 出現(xiàn)的氧化物是 Fe2O3；當(dāng) p＞ p0時(shí) ， 則出現(xiàn) FeO、Fe3O4和 Fe2O3三種混合的氧化物 。磨損變得十分劇烈 ， 導(dǎo)致失效 。 滑動(dòng)速度 vs再高 ， 摩擦溫度上升 ，有利于形成黑灰色 Fe3O4氧化膜 ， 隨后又轉(zhuǎn)化成 氧化磨損 ，磨損率又下降 。 當(dāng) 滑動(dòng)速度 vs很低時(shí) ， 主要發(fā)生氧化磨損 ， 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)紅褐色 Fe2O3磨屑 ， 磨損率很小 。 通常機(jī)械中摩擦副的主要工作參數(shù)是相對滑動(dòng)速度 vs和載荷 W。因此，實(shí)際中的許多磨損現(xiàn)象往往是磨損基本類型的轉(zhuǎn)化或 (和 )復(fù)合。銅環(huán)被電火花擊損、電刷也發(fā)生磨損，隨之加劇跳火，使磨損更趨惡化。如電火花侵蝕磨損 —— 電蝕磨損。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，觀察和分析手段逐漸完備，將磨損歸納出四個(gè)基本形式 ——粘著、磨料、疲勞、腐蝕 。 此外由碳化鎢或碳化鈦組成的硬質(zhì)合金 ，都具有耐腐蝕磨損的能力 。 鎳 、 鉻 、 鈦等金屬在特殊介質(zhì)作用下易形成結(jié)合力強(qiáng) 、結(jié)構(gòu)致密的鈍化膜 。 腐蝕磨損還受到電位差的影響 ， 即電化學(xué)腐蝕 。 零件所受的應(yīng)力狀態(tài)對腐蝕磨損影響也極大 。 在摩擦學(xué)領(lǐng)域中 ， 常利用腐蝕磨損為人類服務(wù) ， 如在磨合油里加入一定量的活性元素化合物 ， 可縮短磨合時(shí)間和防止粘著磨損 。 但若在某種介質(zhì)中使金屬形成一層致密的并與基體結(jié)合強(qiáng)度高的保護(hù)膜 ， 則可使腐蝕磨損速度減小 。 它的磨損過程和氧化膜的磨損過程十分相似 ，使材料的磨損速度較大 。 如 PbO， 在 250℃ 以下潤滑性能不好 ， 但超過此溫度時(shí) ， 就成為比 MoS2還好的潤滑劑 。 在有利于氧化的條件下 ， 要比硬鋼對硬鉻鋼的磨損大得多 。 若氧化物較軟 ， 則對另一表面磨損就小 ， 例如鎂表面生成軟的氫氧化物 ， 對磨損的影響就不大 ， 有的甚至有防止粘著的作用 。 如上述鋁及鋁合金上生成的晶態(tài)氧化鋁或剛鋁石的膜 ， 很可能破碎后嵌入基體 ， 對極硬的鋼都可能產(chǎn)生磨料磨損 ， 因?yàn)閯備X石比鐵的氧化物硬得多 。 另外 ， 如表面溫度發(fā)生變化 ， 以及表面膜與金屬膨脹系數(shù)不同 ， 也會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而脫落 。 膜愈厚則內(nèi)應(yīng)力愈大 。 若氧化物的體積比基體金屬體積小 ， 則膜中出現(xiàn)拉應(yīng)力 ，使膜破裂 ， 或出現(xiàn)多孔疏松的膜 。 ③ 氧化膜性質(zhì)對磨損的影響： ?氧化膜與基體金屬的體積比 氧化膜的破壞速率取決于其與基體的結(jié)合強(qiáng)度和所作用的應(yīng)力 。 這便是氧化磨損過程 。 以后膜的厚度逐漸增長 ， 其增長速率隨時(shí)間而變化 。 化學(xué)磨損 （ 2）氧化磨損 ① 氧化磨損過程： 在摩擦過程中 ， 金屬表面受空氣或潤滑劑中氧的作用形成氧化膜 ， 然后氧化物不斷地被磨去而使零件金屬發(fā)生損耗的現(xiàn)象 ， 稱為 氧化磨損 。 腐蝕磨損是極為復(fù)雜的過程 ， 環(huán)境 、溫度 、 介質(zhì) 、 滑動(dòng)速度 、 載荷及潤滑條件稍有變化 ， 都會(huì)使磨損發(fā)生很大的變化 。 也有人認(rèn)為在高溫下材料表面形成氧化膜 ， 對沖蝕磨損也有一定的影響 。 另一些試驗(yàn)結(jié)果表明 ， 隨著環(huán)境溫度升高 ， 沖蝕磨損量減小 。 溫度對沖蝕磨損的影響有兩種完全不同的結(jié)論 。 溫度的影響 有些零件是在一定溫度下經(jīng)受沖蝕磨損的 。 經(jīng)過一段時(shí)間 (或沖蝕了一定量的磨粒 )之后 ， 當(dāng)靶材的磨損量大大超過嵌鑲量時(shí) ， 才變?yōu)?正磨損 。 這種由于碎片造成的磨損稱為 二次磨損 ，而磨粒末形成碎片時(shí)造成的磨損稱為 一次磨損 ， 沖蝕磨損是一次磨損與二次磨損的總和 。 ?磨粒破碎的影響 磨粒在沖擊靶材表面時(shí) ， 往往會(huì)產(chǎn)生大量碎片 。 隨著磨粒尺寸增大 ，靶材的沖蝕磨損也增大 ， 當(dāng)磨粒尺寸增大到一定值 (磨粒的臨界尺寸 )時(shí) ， 磨損幾乎不再增加 。 甚至低硬度的多角形磨粒比高硬度的圓球形磨粒產(chǎn)生的磨損更大 。 沖蝕磨損量與磨粒硬度之間的關(guān)系式為 ε＝ K 其中影響較大的有 切削磨損理論 、 斷裂磨損理論 、 變形磨損理論 、 絕熱剪切與變形局部化磨損理論 和 薄片剝落磨損理論 等 。然而關(guān)于沖蝕磨損理論的研究 ， 則是近三十幾年才發(fā)展起來的 。 沖蝕磨損理論 對于沖蝕磨損的研究 ， 早在二十世紀(jì) 40年代就開始了 。 在自然界和工礦生產(chǎn)中 ， 存在著大量的沖蝕磨損現(xiàn)象 。溫度升高 ， 將使?jié)櫥瑒┑恼扯冉档?， 油膜厚度減小 ， 導(dǎo)致接觸疲勞磨損加劇 。 環(huán)境對于接觸疲勞磨損也有一定的影響 。當(dāng)含有對裂紋尖端有腐蝕作用的化學(xué)成分時(shí) ， 也顯著降低接觸疲勞壽命 。 改變潤滑劑的粘度數(shù)值可使接觸疲勞壽命差別 2倍 ， 而潤滑劑的化學(xué)成分不同可以影響接觸疲勞壽命變化 10倍 。 通常認(rèn)為增加潤滑劑粘度可以提高疲勞壽命是由于彈流油膜增厚 ,從而減輕粗糙峰互相作用的結(jié)果 。 此外 ， 在部分膜彈流潤滑狀態(tài)下 ， 由油膜厚度和表面粗糙度所確定的膜厚比是影響表面疲勞的重要參數(shù) 。 粗糙的表面容易出現(xiàn)點(diǎn)蝕 。 此外 ,合理地提高硬化鋼基體的硬度可以改善表面抗疲勞磨損性能 。 硬化層太簿時(shí) ,疲勞裂紋將出現(xiàn)在硬化層與基體的連接處 ,容易形成表層剝落 。 ?材料性能 通常 增加材料硬度可以提高抗疲勞磨損能力 ,但硬度過高 ,材料脆性增加 ,反而降低接觸疲勞壽命 。應(yīng)力循環(huán)速度 也影響接觸疲勞 。 短期的高峰載荷 周期性地附加在基本載荷上反而提高接觸疲勞壽命 。 ? 載荷性質(zhì) 首先載荷大小決定了摩擦副的宏觀應(yīng)力場 ， 直接影響疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展 ， 通常認(rèn)為 是決定疲勞磨損壽命的基本因素 。裂紋形成后先平行于表面擴(kuò)展，即沿過度區(qū)擴(kuò)展，而后再垂直表面擴(kuò)展，最后形成較深的剝落坑。 條件：純滾動(dòng)或摩擦力較小 次表層受循環(huán)切應(yīng)力，裂紋垂直擴(kuò)展 . 深度為 （ 3）深層剝落： 對于表面硬化處理的部件，心部強(qiáng)度低、硬化層深度不合理或硬度梯度太大等都易造成深層剝落。 (d)在滾動(dòng)及摩擦力的作用下又產(chǎn)生與表面成一定傾角的二次裂紋，二次裂紋擴(kuò)展到表面，另一端則形成懸臂梁。 （ b）在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，塑性變形反復(fù)進(jìn)行，使材料局部弱化。 （ 2）淺層剝落： 多出現(xiàn)在零件表面粗糙度低，相對滑動(dòng)小，即摩擦力小的情況下。 二次裂紋，垂直于初始裂紋。 下產(chǎn)生塑性變形，形成裂紋。 4. 疲勞磨損的破壞機(jī)理： (1)麻點(diǎn)剝落： 當(dāng)表面接觸應(yīng)力較小，摩擦力較大、或表面質(zhì)量較差，如表面存在脫碳、燒傷、淬火不足、存在夾雜物等缺陷時(shí)，容易產(chǎn)生麻點(diǎn)剝落。 原因： 表面材料脫落由載荷脈沖對微凸體的多次作用造成的。損傷形式先為麻點(diǎn)，之后為大塊剝落，類似表層壓碎的現(xiàn)象。 (b)滾動(dòng)兼滑動(dòng)摩擦表面： 同時(shí)存在接觸壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力，摩擦表面容易產(chǎn)生塑性變形而形成微觀裂紋，裂紋起源于表面，萌生階段大于擴(kuò)展階段，斷口比較暗淡。 ** 如齒輪、滾動(dòng)軸承。當(dāng)該處強(qiáng)度不足或存在缺陷，則首先發(fā)生塑性變形，經(jīng)應(yīng)力循環(huán)后，產(chǎn)生疲勞裂紋，并沿最大剪應(yīng)力方向擴(kuò)展到表面，最終導(dǎo)致表面材料脫落。凹坑大而淺的，磨屑呈片狀，為剝落 (Spalling)。 麻點(diǎn)剝落 實(shí)物圖 (1) 破壞形式： 表面出現(xiàn)深淺不同的斑狀凹坑。 接觸疲勞類型 ? 麻點(diǎn)剝落 : 是指深度在 剝落，裂紋一般起源于表面，剝落坑呈針狀或痘狀。 第四節(jié) 疲勞磨損 ： 摩擦接觸表面在交變接觸壓應(yīng)力的作用下，材料表面因疲勞損傷而引起表面脫落的現(xiàn)象。 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 。 耐磨性與化學(xué)成分和微觀組織有關(guān) 。 三者互有聯(lián)系 ， 互有影響 。 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(shí)間等有關(guān) ， 是比較復(fù)雜的問題 。 在小于 10％ 時(shí)則影響不大 。 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