第二章 摩擦學(xué)概論

第二章摩擦學(xué)概論第二章摩擦學(xué)概論第一節(jié)

表面性質(zhì)和接觸1第二節(jié)

摩擦2第三節(jié)

磨損3第四節(jié)

潤(rùn)滑4Diagram1摩擦是不可避免的自然現(xiàn)象。2磨損是摩擦的必然結(jié)果。3潤(rùn)滑則是改善摩擦、減緩磨損的有效方法。

當(dāng)在正壓力作用下相互接觸的兩個(gè)物體受切向外力的影響而發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，或有相對(duì)滑動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸表面上就會(huì)產(chǎn)生抵抗滑動(dòng)的阻力，這一自然現(xiàn)象叫做摩擦，這時(shí)所產(chǎn)生的阻力叫做摩擦力。摩擦是一種不可逆過(guò)程，其結(jié)果必然有能量損耗和摩擦表面物質(zhì)的喪失或遷移，即磨損，磨損會(huì)導(dǎo)致表面損壞和材料損耗。潤(rùn)滑是降低摩擦和減少磨損的有效手段。

引言摩擦學(xué)是研究有關(guān)摩擦、磨損與潤(rùn)滑的科學(xué)與技術(shù)，并把在機(jī)械設(shè)計(jì)中正確運(yùn)用摩擦學(xué)知識(shí)與技術(shù)，使之具有良好的摩擦學(xué)性能這一過(guò)程稱為摩擦學(xué)設(shè)計(jì)。

當(dāng)然，摩擦在機(jī)械中也并非總是有害的，如帶傳動(dòng)、汽車及拖拉機(jī)的制動(dòng)器等正是靠摩擦來(lái)工作的，這時(shí)還要進(jìn)行增摩技術(shù)的研究。這種反方向的研究領(lǐng)域也屬于摩擦學(xué)的學(xué)科范疇。

摩擦學(xué)的研究對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重要意義。據(jù)估計(jì)，全世界大約有的能源以各種形式消耗在摩擦上。而摩擦導(dǎo)致的磨損是機(jī)械設(shè)備失敗的主要原因，大約有80%的損壞零件是由于各種形式的磨損引起的。因此，控制摩擦，減少磨損，改善潤(rùn)滑性能已成為節(jié)約能源和原材料、縮短維修時(shí)間的重要措施。

同時(shí)，摩擦學(xué)對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命和增加可靠性也有重要作用。由于摩擦學(xué)對(duì)工農(nóng)生產(chǎn)和人民生活的巨大影響，因而引起世界各國(guó)的普遍重視，成為近三十年來(lái)迅速發(fā)展的技術(shù)學(xué)科，并得到日益廣泛的應(yīng)用。

摩擦學(xué)問(wèn)題中各種因素往往錯(cuò)終復(fù)雜，涉及到多門學(xué)科，例如流體力學(xué)、固體力學(xué)、流變學(xué)、熱物理、應(yīng)用數(shù)學(xué)、材料科學(xué)、物理化學(xué)，以及化學(xué)和物理學(xué)等內(nèi)容。因此多學(xué)科的綜合分析是摩擦學(xué)研究的顯著特點(diǎn)。

由于摩擦學(xué)現(xiàn)象發(fā)生在表面層，影響因素繁多，這就使得理論分析和實(shí)驗(yàn)研究都較為困難，因而理論與實(shí)驗(yàn)研究的相互促進(jìn)和補(bǔ)充是摩擦學(xué)研究的另一個(gè)特點(diǎn)。隨著理論研究的日益深入和實(shí)驗(yàn)技術(shù)日益先進(jìn)，目前摩擦學(xué)研究方法的發(fā)展趨勢(shì)正由宏觀進(jìn)入微觀；由定性進(jìn)入定量；由靜態(tài)進(jìn)入動(dòng)態(tài)；以及由單一學(xué)科角度的分析進(jìn)入多學(xué)科的綜合研究。 第二章摩擦學(xué)概論

第一節(jié)物體表面的性質(zhì)

任何摩擦表面都是由許多不同形態(tài)的微凸峰和凹谷組成。表面幾何特性對(duì)于混合潤(rùn)滑和干摩擦狀態(tài)下的摩擦磨損和潤(rùn)滑起著決定性影響，因此，了解和研究表面形貌及其參數(shù)是十分有必要的。 一、物體的表面

物體的表面總是凹凸不平的。表面粗糙度是表示表面凹凸不平的程度，表面愈粗糙，實(shí)際接觸面積愈小，單位面積壓力愈大，要求油膜厚度愈大。反之．粗糙度愈小，實(shí)際接觸面積愈大，單位面積壓力愈小，要求油膜厚度也就可以小一些。表面形貌組成：

固體表面的微觀幾何形狀，即形狀公差、波紋度和表面粗糙度統(tǒng)稱為表面形貌。二、表面結(jié)構(gòu):加工后的表面金屬表面組成是復(fù)雜的，微觀是凹凸不平的微凸體，而且與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生相互作用。大致分為5個(gè)部分。污染層：油污、灰塵吸附層：液體、氣體氧化層：氧化物

金屬表面組成貝氏層：加工中表面分子層熔化和表面分子層流動(dòng)產(chǎn)生的冷硬層，晶粒很細(xì)，有利于耐磨。變形層：機(jī)加工過(guò)程中形成的變質(zhì)層。金屬表面組成1.接觸的本質(zhì)：兩個(gè)粗糙表面在載荷作用下相互接觸時(shí)，最先是兩表面上一些較高的微凸體發(fā)生接觸，這些不連續(xù)的微小接觸點(diǎn)的變形構(gòu)成了真實(shí)的接觸面積。隨著載荷的的增加，其它次高微凸體也逐漸發(fā)生接觸。2.接觸表面的相互作用：（1）分子相互作用，即粘著:接觸只在少數(shù)較高微凸體上產(chǎn)生，實(shí)際接觸面積很小，接觸點(diǎn)上的應(yīng)力很大，在接觸點(diǎn)處發(fā)生塑性流動(dòng)、粘著或冷焊。金屬間的焊合性能將摩擦副分3類：完全焊合(Pb-Cu,Al-Cu)、部分焊合(Zn-Fe,Al-Fe)和有限焊合(Mg-Fe,Ag-Fe)摩擦副。

(2)機(jī)械相互作用：材料不發(fā)生粘著而是產(chǎn)生一定的變形和位移以適應(yīng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。三、

固體表面的接觸名義接觸面積An：接觸表面的宏觀面積，由接觸物體的外部尺寸決定。(2)輪廓接觸面積Ap：接觸表面被壓扁部分形成的面積，即在波紋度的波峰上形成的接觸面積。是一種假設(shè)接觸面積，

大小與載荷和表面幾何形狀有關(guān)，約占名義接觸面積的5~15%。(3)實(shí)際接觸面積Ar：物體真實(shí)接觸面積的總和，兩接觸物體通過(guò)表面微凸體直接傳遞界面相互作用，發(fā)生變形而產(chǎn)生的微接觸面積之和。為名義接觸面積的0.01~0.1%，黑點(diǎn)表示的接觸面積。實(shí)際接觸面積的部分特性：（1）由于表面粗糙度具有離散性，其接觸也同樣具有離散性。（2）實(shí)際接觸點(diǎn)是由塑性變形和彈性變形共同作用的結(jié)果。（3）實(shí)際接觸面積隨載荷的增大而增大，接觸點(diǎn)處的平均面積幾乎保持不變。（4）實(shí)際接觸面積的增加主要是由于接觸點(diǎn)數(shù)的增加。** 對(duì)于塑性接觸狀態(tài)，實(shí)際接觸面積與載荷成正比。**通常認(rèn)為實(shí)際接觸面積與載荷保持線性關(guān)系，從理想粗糙表面模型分析表明，只有塑性狀態(tài)這一關(guān)系才成立，而彈性接觸為非線性關(guān)系。原因在于理想粗糙表面模型過(guò)于簡(jiǎn)化。摩擦的定義：兩個(gè)接觸物體表面在外力作用下相互接觸并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在接觸面之間產(chǎn)生的切向運(yùn)動(dòng)阻力稱為摩擦力，這種現(xiàn)象就是摩擦。第二節(jié)摩擦一.摩擦的分類 1.摩擦按摩擦副運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為：靜摩擦：兩物體表面產(chǎn)生接觸，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)但尚未產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦。動(dòng)摩擦：兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面之間的摩擦。2.按相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移特征分類：滑動(dòng)摩擦：兩接觸物體接觸點(diǎn)具有不同速度和(或)方向時(shí)的摩擦。滾動(dòng)摩擦：兩接觸物體接觸點(diǎn)的速度之大小和方向相同時(shí)的摩擦。自旋摩擦：兩接觸物體環(huán)繞其接觸點(diǎn)處的公法線相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦。3.按表面潤(rùn)滑狀態(tài)分類：干摩擦：兩表面之間即無(wú)潤(rùn)滑劑又無(wú)濕氣的摩擦。邊界摩擦：邊界膜隔開(kāi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面時(shí)的摩擦。流體摩擦：以流體層隔開(kāi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面時(shí)的摩擦，即由流體的粘性阻力或流變阻力引起的摩擦?；旌夏Σ粒喊敫赡Σ梁桶肓黧w摩擦的統(tǒng)稱。4.斯特里貝克Stribeck曲線：

不同的摩擦狀態(tài)表現(xiàn)出的摩擦系數(shù)不同，Stribeck曲線表現(xiàn)了這些摩擦狀態(tài)，u、η、p

分別表示速度、潤(rùn)滑劑粘度和壓力。三、摩擦定律——庫(kù)侖摩擦定律1.古典摩擦定律(稱為阿蒙頓-庫(kù)侖定律):

（1）摩擦力和載荷成正比，即F=fN

。除了在重載荷下實(shí)際接觸面積接近表觀面積外，都是正確的?？蛇m用于一般工程實(shí)際。但對(duì)一些極硬或軟的材料，摩擦力和法向載荷間并不是線性的正比關(guān)系。（2）摩擦系數(shù)與（名義）接觸面積無(wú)關(guān)。有其局限性。一般僅對(duì)具有屈服極限的材料如金屬材料是滿足的，不適于彈性和粘彈性材料。當(dāng)兩表面加工得很光滑、很清潔時(shí)，如塊規(guī)，它們之間會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的分子吸引力，此時(shí)摩擦力與接觸面積不成正比。實(shí)際上應(yīng)說(shuō)成是與名義面積無(wú)關(guān)而與真實(shí)接觸面積有關(guān)。（3）靜摩擦系數(shù)大于動(dòng)摩擦系數(shù)。不適于粘彈性材料，盡管改材料究竟是否具有靜摩擦系數(shù)還沒(méi)定論。（4）摩擦系數(shù)與滑動(dòng)速度無(wú)關(guān)。金屬材料基本符合，粘彈性顯著的彈性材料，與滑動(dòng)速度有關(guān)。

在一般情況下是對(duì)的，但在近代彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論中就不適用。 四、摩擦機(jī)理 1．機(jī)械理論 2．分子理論 3．分子—機(jī)械理論 4．粘著理論 5．能量理論*

滑動(dòng)摩擦理論：

1.機(jī)械嚙合學(xué)說(shuō)

摩擦是由表面粗糙不平的凸起之間的機(jī)械嚙合作用的結(jié)果，解釋了表面越粗糙，摩擦系數(shù)越大的現(xiàn)象，但無(wú)法解釋經(jīng)過(guò)精密研磨的潔凈表面的摩擦系數(shù)反而增大的現(xiàn)象。該學(xué)說(shuō)的摩擦系數(shù):

f=Σfi/ΣNi=F/N=tanθ

θ是接觸微凸體的傾斜角。

2.分子吸引理論

當(dāng)兩表面的材料分子接近時(shí)，分子之間的吸引作用是產(chǎn)生摩擦阻力的假說(shuō)，利用分子力與分子之間距離的關(guān)系導(dǎo)出了摩擦系數(shù)與接觸面積成正比：

F=f(N+pAr)

p為分子引力，Ar為真實(shí)接觸面積但這結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果不一致3.分子—機(jī)械理論克拉蓋爾斯基1939年提出分子-機(jī)械摩擦理論，認(rèn)為摩擦阻力是由機(jī)械變形抗力和分子引力的綜合，并非常量，用摩擦二項(xiàng)式定律表示：f=αAr/N+β如果α=τb，則分子分量與下述的粘著是一致的。金屬的，塑料的β=0.06～0.12

β=0.017～0.06。

4.

粘著理論（1）概念：在外載荷的作用下，兩表面的微凸體之間的接觸壓力很大，造成接觸點(diǎn)的粘著(冷焊)。當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，粘著點(diǎn)被剪斷。如果兩表面的硬度不同，硬的微凸體還會(huì)在軟表面上產(chǎn)生犁溝。剪切力與犁溝作用的總和就構(gòu)成了摩擦阻力

:

F=Wτb/σs

μ=F/W=τ

b/σs

τb、σs分別是較軟材料的剪切強(qiáng)度極限（或界面剪切強(qiáng)度）和屈服極限。(2)粘著理論基本要點(diǎn)：摩擦表面處于塑性接觸狀態(tài):實(shí)際接觸面只占名義面積很小部分，接觸點(diǎn)處應(yīng)力達(dá)到受壓屈服極限產(chǎn)生塑性變形后，接觸點(diǎn)的應(yīng)力不再改變，只能靠擴(kuò)大接觸面積承受繼續(xù)增加的載荷?；瑒?dòng)摩擦是粘著與滑動(dòng)交替發(fā)生的躍動(dòng)過(guò)程:接觸點(diǎn)處于塑性流動(dòng)狀態(tài)，在摩擦中產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，使金屬產(chǎn)生粘著，粘著結(jié)點(diǎn)有很強(qiáng)的粘著力，隨后在摩擦力作用下，粘結(jié)點(diǎn)被剪切產(chǎn)生滑動(dòng)。摩擦力是粘著效應(yīng)和犁溝效應(yīng)產(chǎn)生阻力的總和:粘著結(jié)點(diǎn)的剪切常發(fā)生在軟材料內(nèi)部，造成磨損中材料的遷移現(xiàn)象。****兩點(diǎn)說(shuō)明:(1)上式表明，摩擦力與載荷成正比，與名義接觸面積無(wú)關(guān)，摩擦系數(shù)決定于較軟材料的力學(xué)性質(zhì).(2)實(shí)驗(yàn)證明，接觸點(diǎn)上的變形阻力和分子間作用力相比很小，可以忽略不計(jì)。τb

是黏結(jié)點(diǎn)上分子鍵的剪切強(qiáng)度極限，σs

是材料的受壓屈服極限。犁溝效應(yīng)：犁溝效應(yīng)是硬金屬的粗糙峰嵌入軟金屬后，在滑動(dòng)中推擠軟金屬，產(chǎn)生塑性流動(dòng)并劃出一條溝槽。犁溝效應(yīng)的阻力是摩擦力的組成部分，在磨粒磨損和擦傷磨損中，為主要力量。6.滑動(dòng)摩擦機(jī)理分析：兩相對(duì)滑動(dòng)表面摩擦系數(shù)是微凸體變形、磨粒和微凸體犁溝以及表面粘著綜合作用的結(jié)果，可以把摩擦特性和時(shí)間的關(guān)系分幾個(gè)典型階段描述：

（1）表面被污染，摩擦系數(shù)主要取決于材料組合、表面特性和環(huán)境條件。（2）粘著起作用，摩擦系數(shù)開(kāi)始上升，如果微凸體斷裂，產(chǎn)生的磨粒將產(chǎn)生犁溝作用，使摩擦系數(shù)升高。（3）滑動(dòng)表面的磨粒數(shù)增加，犁溝作用增大，摩擦系數(shù)急劇上升。（4）進(jìn)入和離開(kāi)界面的磨粒數(shù)相等時(shí)，摩擦系數(shù)保持不變，即穩(wěn)定摩擦狀態(tài)。（5）硬表面的微凸體被逐漸磨平，形成光滑表面，磨粒不能黏附在光滑的表面，犁溝作用減弱。同時(shí)微凸體變形也減弱，摩擦系數(shù)有所下降。（6）硬表面的表面粗糙度達(dá)到最佳值，軟表面也可能達(dá)到同樣光滑，摩擦系數(shù)趨于平穩(wěn)。（7）如果硬表面不是靜止的，而是相對(duì)于靜表面運(yùn)動(dòng)的，則硬表面將始終是粗糙的，后兩個(gè)階段不可能實(shí)現(xiàn)。 五、影響摩擦的因素 1．潤(rùn)滑條件 在不同的潤(rùn)滑條件下，摩擦因數(shù)差異很大，如潔凈無(wú)潤(rùn)滑的表面摩擦因數(shù)為0.3～0.5；而在液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的表面上摩擦因數(shù)為0.001～0.01。 2．表面氧化膜在一般情況下，由于表面氧化膜的塑性和機(jī)械強(qiáng)度比金屬材料差，在摩擦過(guò)程中，膜先被破壞，金屬表面不易發(fā)生粘著，使摩擦因數(shù)降低，磨損減少。純凈金屬材料的摩擦副不存在表面氧化膜，摩擦因數(shù)都較高。在摩擦表面上涂上銦、鎘、鉛等軟金屬，能有效地降低摩擦因數(shù)。 3．材料性質(zhì) 相同金屬或互溶性較大的金屬摩擦副易發(fā)生粘著，摩擦因數(shù)增高；不同金屬的摩擦副，由于互溶性差，不易發(fā)生粘著，摩擦因數(shù)一般較低。

4．載荷 在彈性接觸的情況下，由于真實(shí)接觸面積與載荷有關(guān)，摩擦因數(shù)將隨載荷的增加而越過(guò)一極大值，當(dāng)載荷足夠大時(shí)，真實(shí)接觸面積變化很小，因而使摩擦因數(shù)趨于穩(wěn)定。在彈塑性接觸情況下，材料的摩擦因數(shù)隨載荷的增大而越過(guò)一極大值，然后隨載荷的增加而逐漸減小。 5．滑動(dòng)速度 在一般情況下，摩擦因數(shù)隨滑動(dòng)速度的增加而升高，越過(guò)一極大值后，又隨滑動(dòng)速度的增加而降低。有時(shí)摩擦因數(shù)隨滑動(dòng)速度的減小而增大，并不是由于速度的直接影響，而是速度減小時(shí)摩擦表面粗糙凸起相互作用的時(shí)間長(zhǎng)了，使它們發(fā)生塑性變形和增大實(shí)際接觸面積。 6．靜止接觸的持續(xù)時(shí)問(wèn) 物體表面同相對(duì)靜止的接觸持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，摩擦系數(shù)增大。 7．溫度 摩擦副相互滑動(dòng)時(shí)，溫度的變化使表面材料的性質(zhì)發(fā)生改變，從而影響摩擦因數(shù)。 8．表面粗糙度 在塑性接觸的情況下，由于表面粗糙度對(duì)真實(shí)接觸面積的影響不大，因此可認(rèn)為摩擦因數(shù)不受影響，保持為一定值。對(duì)彈性或彈塑性接觸的干摩擦，當(dāng)表面粗糙度達(dá)到使表面分子吸引力有效地發(fā)揮作用時(shí)，機(jī)械嚙合理論不能適用，表面粗糙度愈小，真實(shí)接觸面積愈大，摩擦因數(shù)也愈大。 六、摩擦?xí)r表面上發(fā)生的現(xiàn)象 1．表面的污染 2．金屬的轉(zhuǎn)移 3．溫度作用 4．產(chǎn)生振動(dòng) 5．預(yù)位移

第三節(jié)磨損 磨損：在固體摩擦表面上物質(zhì)不斷損耗的過(guò)程叫作磨損。其表現(xiàn)為物體尺寸或形狀的改變、表面質(zhì)量的變化。使機(jī)械零件喪失精度，影響使用壽命與可靠性。 一、磨損的實(shí)質(zhì) 1．磨損是物體在摩擦中相互作用的結(jié)果 零件的工作表面在摩擦中產(chǎn)生磨損。在磨損過(guò)程中，零件不僅改變外形和尺寸，從摩擦表面上分離出材料顆粒，或在表面上產(chǎn)生殘留變形，而且還會(huì)發(fā)生各種物理、化學(xué)和機(jī)械的現(xiàn)象。表面摩擦的多次重復(fù)作用使表面上的材料產(chǎn)生疲勞裂紋和微觀鱗狀物，并以顆粒的形式脫落下來(lái)。 2．使摩擦表面發(fā)生變化 摩擦?xí)r，零件表面微觀凹凸不平的相互接觸處會(huì)發(fā)生彈性或塑性變形。它會(huì)產(chǎn)生一連串派生的物理、化學(xué)和力學(xué)變化。主要有熱的作用、氧化作用、機(jī)械作用、疲勞作用，從而導(dǎo)致材料的磨損。 (1)表面微觀裂紋的生成及其破壞作用 (2)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程 (3)潤(rùn)滑劑作用 (4)摩擦表面間材料的轉(zhuǎn)移 二、典型磨損過(guò)程 1．磨合階段(I階段) 新的摩擦副表面具有一定的表面粗糙度。在載荷作用下，實(shí)際接觸面積較小，故接觸應(yīng)力很大。因此，在運(yùn)行初期，表面的塑性變形與磨損的速度較快。隨著磨合的進(jìn)行，摩擦表面粗糙峰逐漸磨平，實(shí)際接觸面積逐漸增大，表面應(yīng)力減小，磨損減緩。 2．穩(wěn)定磨損階段(Ⅱ階段) 如圖2-3中的AB段，經(jīng)過(guò)磨合，摩擦表面發(fā)生加工硬化，微觀幾何形狀改變，建立了彈塑性接觸條件。這一階段磨損趨于穩(wěn)定、緩慢，工作時(shí)間可以延續(xù)很長(zhǎng)。特點(diǎn)是磨損量與時(shí)間成正比增加。

3．急劇磨損階段(III階段)． 如圖2-3中曲線B點(diǎn)以右部分。經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后，由于摩擦條件發(fā)生較大的變化，如溫度快速增加，金屬組織發(fā)生變化。增加了沖擊，潤(rùn)滑油膜易破壞，磨損速度急劇增加，致使機(jī)械效率下降，精度降低，出現(xiàn)異常的噪聲和振動(dòng)，最后導(dǎo)致意外事故。 磨損規(guī)律的意義： 第一，了解機(jī)件一般工作在穩(wěn)定磨損階段，一旦轉(zhuǎn)入急劇磨損階段，機(jī)件必須進(jìn)行修復(fù)或更換。第二，磨損的發(fā)展過(guò)程是由自然(正常的)磨損和事故(過(guò)早的、迅速增長(zhǎng)的或突然發(fā)生意外的)磨損組成。自然磨損是不可避免的，事故磨損可以延緩，甚至避免。三、磨損的分類和機(jī)理 1．粘著磨損兩個(gè)固體表面接觸，由于表面不平，實(shí)際上是微凸體之間的接觸，在相對(duì)滑動(dòng)和一定載荷作用下，接觸點(diǎn)發(fā)生塑性變形或剪切，摩擦表面溫度增高，嚴(yán)重時(shí)表層金屬局部會(huì)軟化或熔化，使接觸點(diǎn)發(fā)生粘著或焊合。然后出現(xiàn)粘著一剪斷一再粘著一再剪斷的循環(huán)過(guò)程，形成了材料的轉(zhuǎn)移，造成了粘著磨損。 2．磨粒磨損它是指一個(gè)表面同它相匹配表面上的質(zhì)硬物體或硬質(zhì)顆粒，產(chǎn)生切削或刮擦作用，引起材料表面破壞，分離出磨屑或形成劃傷的磨損，磨粒磨損是機(jī)械磨損的一種。磨粒磨損有鑿削式、高應(yīng)力碾碎式及低應(yīng)力擦傷式等三種形式。 磨粒的來(lái)源有外界砂塵、切屑侵入、流體帶入、表面磨損產(chǎn)物、材料組織的表面硬點(diǎn)及夾雜物等。減少磨粒磨損的措施： 一是防止或減少磨粒進(jìn)入摩擦表面； 二是增強(qiáng)零件的抗磨性能。 3．疲勞磨損 形成原理： 摩擦表面材料微體積受循環(huán)接觸應(yīng)力作用，產(chǎn)生重復(fù)變形，導(dǎo)致裂紋和分離出微片或顆粒，形成疲勞磨損。疲勞裂紋一般在固體有缺陷的地方出現(xiàn)，這些缺陷可能是機(jī)械加工時(shí)造成的，也可能是材料在冶金過(guò)程中造成的，還可能在金屬相之間和晶界之間形成，在摩擦磨損過(guò)程中，表面層發(fā)生塑性變形和發(fā)熱，潤(rùn)滑油的作用等條件對(duì)疲勞磨損都會(huì)產(chǎn)生重要影響。解釋： (1)裂紋從表面產(chǎn)生在滾動(dòng)接觸過(guò)程中，材料表層受到周期性載荷作用引起塑性變形，表面硬化，最后在表面出現(xiàn)初始裂紋，并沿45度的傾角方向由表向里擴(kuò)展。潤(rùn)滑油進(jìn)入微裂紋，受擠壓后產(chǎn)生楔裂作用加速裂紋的擴(kuò)展。在載荷繼續(xù)作用下，形成凹坑。 (2)裂紋從接觸表層下產(chǎn)生根據(jù)彈性力學(xué)，兩接觸物體在距表面下0．786b處(B為赫芝接觸區(qū)寬度之半)剪應(yīng)力最大。該處塑性變形最劇烈，在周期載荷作用下的反復(fù)變形使材料局部弱化、并在剪應(yīng)力最大處出現(xiàn)裂紋，沿著最大剪應(yīng)力方向擴(kuò)展到表面，形成疲勞磨損。 分類： 1)非擴(kuò)展性疲勞磨損在某些新的摩擦表面上，因接觸點(diǎn)較少，壓力較大，容易產(chǎn)生小麻點(diǎn)狀的點(diǎn)蝕。經(jīng)磨合后，接觸面積擴(kuò)大，實(shí)際壓力降低，小麻點(diǎn)停止擴(kuò)展。這種疲勞磨損對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不高的摩擦副影響不大。 2)擴(kuò)展性疲勞磨損作用在兩接觸面上的循環(huán)接觸應(yīng)力較大．由于材料塑性差或潤(rùn)滑不當(dāng)，在磨合階段就產(chǎn)生小麻點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，小麻點(diǎn)發(fā)展成痘斑狀凹坑，使零件迅速失效。 4．腐蝕磨損 分類： (I)氧化磨損影響氧化磨損的因素： 滑動(dòng)速度、接觸載荷、氧化膜的強(qiáng)度、介質(zhì)的含氧量、溫度、潤(rùn)滑條件及材料性能等。在通常情況下，氧化磨損比其它磨損輕微得多。 (2)特殊介質(zhì)腐蝕磨損 但磨損速度較快，摩擦表面遍布點(diǎn)狀或絲狀磨蝕痕跡，一般比氧化磨損痕跡深。 5．其它磨損 (1)浸蝕磨損零件與液體接觸并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)接觸處的局部壓力低于液體蒸發(fā)壓力時(shí)，將形成氣泡。另外，溶解在液體中的氣體也會(huì)析出形成氣泡，一旦氣泡運(yùn)動(dòng)到高壓區(qū)，高壓大于氣泡壓力，氣泡遭到潰滅，瞬間產(chǎn)生極大的沖擊力和高溫。氣泡形成和潰滅的反復(fù)作用，使零件表面產(chǎn)生疲勞破壞，出現(xiàn)麻點(diǎn)直至擴(kuò)展為海綿狀空穴，這種磨損稱氣蝕磨損。 夾帶塵埃、砂粒、礦物粉末等固體顆粒，以一定的角度和速度沖擊固體表面引起的磨損叫沖流體蝕磨損。例如水泵、水輪機(jī)，氣力輸送管道、火箭尾都噴管等產(chǎn)生的磨損。 氣蝕和沖蝕磨損統(tǒng)稱浸蝕磨損。 (2)微動(dòng)磨損它是兩個(gè)接觸物體作相對(duì)微振幅振動(dòng)而產(chǎn)生的一種磨損。 發(fā)生過(guò)程是：接觸壓力使接合面上實(shí)際承載的微凸體產(chǎn)生塑性變形而發(fā)生粘著，微振幅振動(dòng)使粘著結(jié)點(diǎn)受剪脫落，露出基體金屬表面。脫落顆粒和新露出的金屬表面與大氣中的氧起反應(yīng)生成氧化物。留在接合面上起磨粒作用：若振動(dòng)應(yīng)力足夠大，微動(dòng)磨損點(diǎn)形成應(yīng)力源，使疲勞裂紋擴(kuò)展，最終導(dǎo)致表面完全破壞。由此可見(jiàn)，微動(dòng)磨損是粘著、腐蝕、磨粒、疲勞磨損復(fù)合作用的結(jié)果。它經(jīng)常發(fā)生在相對(duì)靜止的摩擦副中，如過(guò)盈配合的接合面、鏈傳動(dòng)的鏈節(jié)處，摩擦離臺(tái)器中摩擦片的接臺(tái)面和受振動(dòng)影響的聯(lián)接螺紋結(jié)合面等. 四、影響磨損的因素零件材料、運(yùn)轉(zhuǎn)條件、幾何因素，環(huán)境因素等，詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)表2—5。 五、防止或減少磨損的方法與途徑 1．潤(rùn)滑 選用合適的潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法，用理想的流體摩擦取代干摩擦，這是減少摩擦和磨損的最有效方法。 2．正確選擇材料 提高耐磨性。應(yīng)選用疲勞強(qiáng)度高、防腐性能好、耐磨耐高溫的新鋼種、新材料。同時(shí)要注意配對(duì)材料曲互溶性，使其有合適的組合. 3．進(jìn)行表面處理 如表面熱處理(鋼的表面淬火等)、表面化學(xué)熱處理(鋼的表面滲碳、滲氮等)、噴涂、噴焊、鍍層、沉積、離子注入、滾壓、噴丸等，改善表面的耐磨性。這是最有效和最經(jīng)濟(jì)的方法之一。

4．合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 正確合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要有利于摩擦副間表面保護(hù)膜的形成和恢復(fù)、壓力的均勻分布、摩擦熱的散逸、磨屑的排出、以及防止外界磨粒、灰塵的進(jìn)入等。5．改善工作條件 盡量避免過(guò)大的載荷、過(guò)高的運(yùn)動(dòng)速度和工作溫度，創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。 6．提高修復(fù)質(zhì)量 提高機(jī)械加工質(zhì)量，提高修復(fù)質(zhì)量，提高裝配質(zhì)量。 7．正確地使用和維護(hù) 要加強(qiáng)科學(xué)管理和人員培訓(xùn)，嚴(yán)格執(zhí)行遵守操作規(guī)程和其它有關(guān)規(guī)章制度。機(jī)械設(shè)備使用期要進(jìn)行磨合。要盡量采用先進(jìn)的監(jiān)控和測(cè)試技術(shù)。第四節(jié)潤(rùn)滑 潤(rùn)滑是利用潤(rùn)滑劑使摩擦副的接觸面隔開(kāi)，以減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體摩擦表面的摩擦力、磨損或其它形式的破壞。 一、作用 控制摩擦、減少磨損、降溫冷卻、防止銹蝕、具有沖洗、密封、減振作用等。 二、要求 合理潤(rùn)滑的基本要求是： ①根據(jù)摩擦的工作條件和作用性質(zhì)，選用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑； ②確定正確的潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑方法，設(shè)計(jì)合理的潤(rùn)滑裝置和系統(tǒng)； ③嚴(yán)格保持潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑部位的清潔； ④保證供給適量的潤(rùn)滑劑，防止缺油和漏油； ⑤適時(shí)清洗換油，既保證潤(rùn)滑又要節(jié)省潤(rùn)滑油四、分類 1．根據(jù)摩擦副表面間的潤(rùn)滑狀態(tài)(1)無(wú)潤(rùn)滑(干摩擦)(2)流體潤(rùn)滑(流體摩擦)(3)邊界潤(rùn)滑(邊界摩擦)(4)混合潤(rùn)滑(混合摩擦) 2