第四章-磨损2.pptx

2024/4/15 周一1/58主要内容主要内容n n4.4 疲劳磨损疲劳磨损n n4.5 腐蚀磨损腐蚀磨损n n4.6 气蚀气蚀n n4.7 微动磨损微动磨损2024/4/15 周一2/584.4 疲劳磨损疲劳磨损n n定义定义定义定义：两接触表面摩擦时，在交变接触应力作用下，材：两接触表面摩擦时，在交变接触应力作用下，材：两接触表面摩擦时，在交变接触应力作用下，材：两接触表面摩擦时，在交变接触应力作用下，材料表面因疲劳而产生的物质损失现象叫做料表面因疲劳而产生的物质损失现象叫做料表面因疲劳而产生的物质损失现象叫做料表面因疲劳而产生的物质损失现象叫做表面疲劳磨损表面疲劳磨损表面疲劳磨损表面疲劳磨损或接触疲劳或接触疲劳或接触疲劳或接触疲劳(又称麻点、点蚀又称麻点、点蚀又称麻点、点蚀又称麻点、点蚀)。n n实例实例实例实例：滚动轴承、齿轮副、凸轮副以及钢轨与轮箍。：滚动轴承、齿轮副、凸轮副以及钢轨与轮箍。：滚动轴承、齿轮副、凸轮副以及钢轨与轮箍。：滚动轴承、齿轮副、凸轮副以及钢轨与轮箍。n n表现形式：表现形式：表现形式：表现形式：1.1.在光滑的接触表面上分布有若干深浅不同的针状或豆状在光滑的接触表面上分布有若干深浅不同的针状或豆状在光滑的接触表面上分布有若干深浅不同的针状或豆状在光滑的接触表面上分布有若干深浅不同的针状或豆状凹坑；凹坑；凹坑；凹坑；2.2.较大面积的表面压碎；较大面积的表面压碎；较大面积的表面压碎；较大面积的表面压碎；3.3.粗糙凸峰周围应力场变化引起的微观疲劳现象。粗糙凸峰周围应力场变化引起的微观疲劳现象。粗糙凸峰周围应力场变化引起的微观疲劳现象。粗糙凸峰周围应力场变化引起的微观疲劳现象。2024/4/15 周一3/582024/4/15 周一4/581、与整体疲劳破坏的区别、与整体疲劳破坏的区别n n疲劳磨损与整体的疲劳断裂有很多相似之处，为材料疲劳疲劳磨损与整体的疲劳断裂有很多相似之处，为材料疲劳疲劳磨损与整体的疲劳断裂有很多相似之处，为材料疲劳疲劳磨损与整体的疲劳断裂有很多相似之处，为材料疲劳断裂的一种断裂的一种断裂的一种断裂的一种特殊形式特殊形式特殊形式特殊形式，与整体疲劳破坏的区别如下，与整体疲劳破坏的区别如下，与整体疲劳破坏的区别如下，与整体疲劳破坏的区别如下:n n(1)(1)裂纹萌生与扩展裂纹萌生与扩展裂纹萌生与扩展裂纹萌生与扩展 n n 疲劳磨损的裂纹由于接触应力场分布的特点，除从表疲劳磨损的裂纹由于接触应力场分布的特点，除从表疲劳磨损的裂纹由于接触应力场分布的特点，除从表疲劳磨损的裂纹由于接触应力场分布的特点，除从表面萌生以外，还可能从亚表面内产生；而整体疲劳裂纹源面萌生以外，还可能从亚表面内产生；而整体疲劳裂纹源面萌生以外，还可能从亚表面内产生；而整体疲劳裂纹源面萌生以外，还可能从亚表面内产生；而整体疲劳裂纹源都是从表面开始。都是从表面开始。都是从表面开始。都是从表面开始。n n 两者裂纹扩展的途径也不同。疲劳磨损的裂纹扩展方两者裂纹扩展的途径也不同。疲劳磨损的裂纹扩展方两者裂纹扩展的途径也不同。疲劳磨损的裂纹扩展方两者裂纹扩展的途径也不同。疲劳磨损的裂纹扩展方向或是平行于表面，或是与表面成一定角度向或是平行于表面，或是与表面成一定角度向或是平行于表面，或是与表面成一定角度向或是平行于表面，或是与表面成一定角度(约为约为约为约为10-30)10-30)，而且只限于在表层内扩展；而整体疲劳的裂纹一般都是，而且只限于在表层内扩展；而整体疲劳的裂纹一般都是，而且只限于在表层内扩展；而整体疲劳的裂纹一般都是，而且只限于在表层内扩展；而整体疲劳的裂纹一般都是从表面沿与外加应力成从表面沿与外加应力成从表面沿与外加应力成从表面沿与外加应力成4545方向扩展，超过两三个晶粒后，方向扩展，超过两三个晶粒后，方向扩展，超过两三个晶粒后，方向扩展，超过两三个晶粒后，即转向与应力垂直的方向。即转向与应力垂直的方向。即转向与应力垂直的方向。即转向与应力垂直的方向。2024/4/15 周一5/582024/4/15 周一6/582024/4/15 周一7/58n n(2)(2)疲劳极限疲劳极限疲劳极限疲劳极限 n n未发现疲劳磨损有疲劳极限。未发现疲劳磨损有疲劳极限。未发现疲劳磨损有疲劳极限。未发现疲劳磨损有疲劳极限。在点接触或线接触在点接触或线接触在点接触或线接触在点接触或线接触的情况下，由于接触应力可以达到很高的数值，的情况下，由于接触应力可以达到很高的数值，的情况下，由于接触应力可以达到很高的数值，的情况下，由于接触应力可以达到很高的数值，所以接触疲劳寿命要比整体疲劳低得多。所以接触疲劳寿命要比整体疲劳低得多。所以接触疲劳寿命要比整体疲劳低得多。所以接触疲劳寿命要比整体疲劳低得多。n n在整体疲劳中，一种材料一般都存有明显的疲劳在整体疲劳中，一种材料一般都存有明显的疲劳在整体疲劳中，一种材料一般都存有明显的疲劳在整体疲劳中，一种材料一般都存有明显的疲劳极限。极限。极限。极限。n n n n(3)(3)工作条件工作条件工作条件工作条件 n n在疲劳磨损中，除承受循环应力作用外，材料还在疲劳磨损中，除承受循环应力作用外，材料还在疲劳磨损中，除承受循环应力作用外，材料还在疲劳磨损中，除承受循环应力作用外，材料还经受了摩擦过程中伴随发生的一系列物理化学变经受了摩擦过程中伴随发生的一系列物理化学变经受了摩擦过程中伴随发生的一系列物理化学变经受了摩擦过程中伴随发生的一系列物理化学变化。以及残余应力、组织结构缺陷、表面温度以化。以及残余应力、组织结构缺陷、表面温度以化。以及残余应力、组织结构缺陷、表面温度以化。以及残余应力、组织结构缺陷、表面温度以及塑性变形等因素的影响，使疲劳过程变得非常及塑性变形等因素的影响，使疲劳过程变得非常及塑性变形等因素的影响，使疲劳过程变得非常及塑性变形等因素的影响，使疲劳过程变得非常复杂。复杂。复杂。复杂。2024/4/15 周一8/58n n(4)(4)接触应力接触应力接触应力接触应力 n n疲劳磨损接触应力的计算比整体疲劳断裂的应力疲劳磨损接触应力的计算比整体疲劳断裂的应力疲劳磨损接触应力的计算比整体疲劳断裂的应力疲劳磨损接触应力的计算比整体疲劳断裂的应力强度因子的计算要复杂得多。强度因子的计算要复杂得多。强度因子的计算要复杂得多。强度因子的计算要复杂得多。n n原因：原因：原因：原因：受到很多因素的影响，如材料的不均匀性、受到很多因素的影响，如材料的不均匀性受到很多因素的影响，如材料的不均匀性、受到很多因素的影响，如材料的不均匀性、材料表面的特征、载荷分布的不连续性、油膜建材料表面的特征、载荷分布的不连续性、油膜建材料表面的特征、载荷分布的不连续性、油膜建材料表面的特征、载荷分布的不连续性、油膜建立情况及切向力的大小等。立情况及切向力的大小等。立情况及切向力的大小等。立情况及切向力的大小等。2024/4/15 周一9/582、疲劳磨损的种类、疲劳磨损的种类2024/4/15 周一10/582024/4/15 周一11/582024/4/15 周一12/583、疲劳磨损的机理、疲劳磨损的机理2024/4/15 周一13/582024/4/15 周一14/582024/4/15 周一15/582024/4/15 周一16/582024/4/15 周一17/582024/4/15 周一18/584、影响疲劳磨损的主要因素、影响疲劳磨损的主要因素2024/4/15 周一19/582024/4/15 周一20/582024/4/15 周一21/582024/4/15 周一22/58n n轴承钢中的非金属夹杂物有轴承钢中的非金属夹杂物有轴承钢中的非金属夹杂物有轴承钢中的非金属夹杂物有塑性的、脆性的和球状的塑性的、脆性的和球状的塑性的、脆性的和球状的塑性的、脆性的和球状的三三三三类。其中以脆性的带有棱角的氧化物、硅酸盐夹杂物对类。其中以脆性的带有棱角的氧化物、硅酸盐夹杂物对类。其中以脆性的带有棱角的氧化物、硅酸盐夹杂物对类。其中以脆性的带有棱角的氧化物、硅酸盐夹杂物对接触疲劳寿命危害最大。接触疲劳寿命危害最大。接触疲劳寿命危害最大。接触疲劳寿命危害最大。n n原因：原因：原因：原因：在与基体交界处在与基体交界处在与基体交界处在与基体交界处引起应力集中和塑性变形，导致材料硬引起应力集中和塑性变形，导致材料硬引起应力集中和塑性变形，导致材料硬引起应力集中和塑性变形，导致材料硬化。化。化。化。在脆性夹杂物的边缘在脆性夹杂物的边缘在脆性夹杂物的边缘在脆性夹杂物的边缘易产生微裂纹，降低接触疲劳寿命。易产生微裂纹，降低接触疲劳寿命。易产生微裂纹，降低接触疲劳寿命。易产生微裂纹，降低接触疲劳寿命。塑性的硫化物夹杂塑性的硫化物夹杂塑性的硫化物夹杂塑性的硫化物夹杂易随基体一起塑变易随基体一起塑变易随基体一起塑变易随基体一起塑变。当硫化物夹杂把当硫化物夹杂把当硫化物夹杂把当硫化物夹杂把氧化物夹杂包住形成氧化物夹杂包住形成氧化物夹杂包住形成氧化物夹杂包住形成共生夹杂物共生夹杂物共生夹杂物共生夹杂物时，时，时，时，可降低氧化物夹杂可降低氧化物夹杂可降低氧化物夹杂可降低氧化物夹杂的破坏作用。的破坏作用。的破坏作用。的破坏作用。因此，钢中含有适当的硫化物夹杂对提高因此，钢中含有适当的硫化物夹杂对提高因此，钢中含有适当的硫化物夹杂对提高因此，钢中含有适当的硫化物夹杂对提高接触疲劳寿命有益。接触疲劳寿命有益。接触疲劳寿命有益。接触疲劳寿命有益。n n生产上应尽量减少钢中夹杂物，即在炼钢时要净化处理。生产上应尽量减少钢中夹杂物，即在炼钢时要净化处理。生产上应尽量减少钢中夹杂物，即在炼钢时要净化处理。生产上应尽量减少钢中夹杂物，即在炼钢时要净化处理。2024/4/15 周一23/582024/4/15 周一24/58n n以滚动轴承为例，表面粗糙度以滚动轴承为例，表面粗糙度以滚动轴承为例，表面粗糙度以滚动轴承为例，表面粗糙度RaRaRaRa为为为为0.4m0.4m0.4m0.4m的轴承的轴承的轴承的轴承寿命比寿命比寿命比寿命比Ra0.8mRa0.8mRa0.8mRa0.8m的高的高的高的高2-32-32-32-3倍，倍，倍，倍，Ra0.2mRa0.2mRa0.2mRa0.2m比比比比Ra0.4mRa0.4mRa0.4mRa0.4m的高一倍，的高一倍，的高一倍，的高一倍，Ra0.1mRa0.1mRa0.1mRa0.1m比比比比Ra0.2mRa0.2mRa0.2mRa0.2m高高高高0.40.40.40.4倍，倍，倍，倍，Ra0.1mRa0.1mRa0.1mRa0.1m以下对寿命影响甚小。以下对寿命影响甚小。以下对寿命影响甚小。以下对寿命影响甚小。n n表面硬度愈高的轴承、齿轮等，往往必须经过精表面硬度愈高的轴承、齿轮等，往往必须经过精表面硬度愈高的轴承、齿轮等，往往必须经过精表面硬度愈高的轴承、齿轮等，往往必须经过精磨、抛光等工序以降低表面粗糙度值。若再辅以磨、抛光等工序以降低表面粗糙度值。若再辅以磨、抛光等工序以降低表面粗糙度值。若再辅以磨、抛光等工序以降低表面粗糙度值。若再辅以适当的表面机械强化手段，可进一步提高接触疲适当的表面机械强化手段，可进一步提高接触疲适当的表面机械强化手段，可进一步提高接触疲适当的表面机械强化手段，可进一步提高接触疲劳寿命。劳寿命。劳寿命。劳寿命。n n不管表面粗糙度值怎样低，接触应力在一定值的不管表面粗糙度值怎样低，接触应力在一定值的不管表面粗糙度值怎样低，接触应力在一定值的不管表面粗糙度值怎样低，接触应力在一定值的范围内疲劳磨损寿命最高，超过此值寿命均低。范围内疲劳磨损寿命最高，超过此值寿命均低。范围内疲劳磨损寿命最高，超过此值寿命均低。范围内疲劳磨损寿命最高，超过此值寿命均低。n n零件表面硬度越高，要求表面粗糙度值越低，否零件表面硬度越高，要求表面粗糙度值越低，否零件表面硬度越高，要求表面粗糙度值越低，否零件表面硬度越高，要求表面粗糙度值越低，否则也会降低寿命。则也会降低寿命。则也会降低寿命。则也会降低寿命。2024/4/15 周一25/58n n4.4.4.4.润滑与润滑剂的影晌润滑与润滑剂的影晌润滑与润滑剂的影晌润滑与润滑剂的影晌 n n润滑油粘度愈高，接触部分的压力分布愈平均，润滑油粘度愈高，接触部分的压力分布愈平均，润滑油粘度愈高，接触部分的压力分布愈平均，润滑油粘度愈高，接触部分的压力分布愈平均，最大接触应力降低，抗疲劳磨损的能力愈高；最大接触应力降低，抗疲劳磨损的能力愈高；最大接触应力降低，抗疲劳磨损的能力愈高；最大接触应力降低，抗疲劳磨损的能力愈高；n n油的粘度愈低，愈易渗入裂纹中，加速裂纹扩展，油的粘度愈低，愈易渗入裂纹中，加速裂纹扩展，油的粘度愈低，愈易渗入裂纹中，加速裂纹扩展，油的粘度愈低，愈易渗入裂纹中，加速裂纹扩展，降低了寿命。降低了寿命。降低了寿命。降低了寿命。n n润滑油中含水量过多润滑油中含水量过多润滑油中含水量过多润滑油中含水量过多(腐蚀作用腐蚀作用腐蚀作用腐蚀作用)对疲劳磨损有较大对疲劳磨损有较大对疲劳磨损有较大对疲劳磨损有较大影响，必须严格控制含水量。影响，必须严格控制含水量。影响，必须严格控制含水量。影响，必须严格控制含水量。n n润滑油中适当加入某些添加剂润滑油中适当加入某些添加剂润滑油中适当加入某些添加剂润滑油中适当加入某些添加剂(如如如如MoS2)MoS2)MoS2)MoS2)或硫化润或硫化润或硫化润或硫化润滑脂，可在接触表面层形成一层坚固薄膜，能提滑脂，可在接触表面层形成一层坚固薄膜，能提滑脂，可在接触表面层形成一层坚固薄膜，能提滑脂，可在接触表面层形成一层坚固薄膜，能提高抗疲劳磨损性能。高抗疲劳磨损性能高抗疲劳磨损性能。高抗疲劳磨损性能。n n实践证明，若采用透平油润滑，比采用变压器油实践证明，若采用透平油润滑，比采用变压器油实践证明，若采用透平油润滑，比采用变压器油实践证明，若采用透平油润滑，比采用变压器油或机油减轻麻点的效果好。或机油减轻麻点的效果好。或机油减轻麻点的效果好。或机油减轻麻点的效果好。2024/4/15 周一26/582024/4/15 周一27/58n n5.5.5.5.热处理组织结构的影响热处理组织结构的影响热处理组织结构的影响热处理组织结构的影响 n n(1)(1)(1)(1)马氏体碳的质量分数马氏体碳的质量分数马氏体碳的质量分数马氏体碳的质量分数 n n轴承钢在轴承钢在轴承钢在轴承钢在未溶碳化物未溶碳化物未溶碳化物未溶碳化物状态相同的条件下，当马氏状态相同的条件下，当马氏状态相同的条件下，当马氏状态相同的条件下，当马氏体碳的质量分数在体碳的质量分数在体碳的质量分数在体碳的质量分数在0.4%-0.5%0.4%-0.5%0.4%-0.5%0.4%-0.5%左右时，接触疲劳左右时，接触疲劳左右时，接触疲劳左右时，接触疲劳寿命最高。寿命最高。寿命最高。寿命最高。n n轴承钢中未溶碳化物总的质量分数应控制在轴承钢中未溶碳化物总的质量分数应控制在轴承钢中未溶碳化物总的质量分数应控制在轴承钢中未溶碳化物总的质量分数应控制在6.5%6.5%6.5%6.5%以内，否则易形成粗大晶粒及带状组织，造成钢以内，否则易形成粗大晶粒及带状组织，造成钢以内，否则易形成粗大晶粒及带状组织，造成钢以内，否则易形成粗大晶粒及带状组织，造成钢中基体碳含量不均匀，使钢中马氏体基体产生强中基体碳含量不均匀，使钢中马氏体基体产生强中基体碳含量不均匀，使钢中马氏体基体产生强中基体碳含量不均匀，使钢中马氏体基体产生强度差异，降低抗疲劳磨损的能力。度差异，降低抗疲劳磨损的能力。度差异，降低抗疲劳磨损的能力。度差异，降低抗疲劳磨损的能力。高碳钢在高碳钢在Ac1Acm之间加热淬火，碳化物不会完之间加热淬火，碳化物不会完全溶解到奥氏体当中，此时淬火组织为高碳马氏全溶解到奥氏体当中，此时淬火组织为高碳马氏体体+未溶碳化物未溶碳化物+残余奥氏体。残余奥氏体。2024/4/15 周一28/58n n(2)(2)(2)(2)马氏体及残余奥氏体级别马氏体及残余奥氏体级别马氏体及残余奥氏体级别马氏体及残余奥氏体级别 n n若残余奥氏体量越多和马氏体针状愈粗大，则表若残余奥氏体量越多和马氏体针状愈粗大，则表若残余奥氏体量越多和马氏体针状愈粗大，则表若残余奥氏体量越多和马氏体针状愈粗大，则表层有益的残余应力和渗碳层强度就愈低，容易产层有益的残余应力和渗碳层强度就愈低，容易产层有益的残余应力和渗碳层强度就愈低，容易产层有益的残余应力和渗碳层强度就愈低，容易产生显微裂纹，降低材料的接触疲劳寿命。生显微裂纹，降低材料的接触疲劳寿命。生显微裂纹，降低材料的接触疲劳寿命。生显微裂纹，降低材料的接触疲劳寿命。n n(3)(3)(3)(3)未溶碳化物颗粒大小形状或带状碳化物未溶碳化物颗粒大小形状或带状碳化物未溶碳化物颗粒大小形状或带状碳化物未溶碳化物颗粒大小形状或带状碳化物 n n未溶碳化物与基体很难一起塑变，因此未溶碳化未溶碳化物与基体很难一起塑变，因此未溶碳化未溶碳化物与基体很难一起塑变，因此未溶碳化未溶碳化物与基体很难一起塑变，因此未溶碳化物颗粒愈粗大，与碳化物接壤的边界越易成为接物颗粒愈粗大，与碳化物接壤的边界越易成为接物颗粒愈粗大，与碳化物接壤的边界越易成为接物颗粒愈粗大，与碳化物接壤的边界越易成为接触疲劳触疲劳触疲劳触疲劳微裂纹萌生地微裂纹萌生地微裂纹萌生地微裂纹萌生地。n n因此，通常通过热处理，使未溶碳化物颗粒趋于因此，通常通过热处理，使未溶碳化物颗粒趋于因此，通常通过热处理，使未溶碳化物颗粒趋于因此，通常通过热处理，使未溶碳化物颗粒趋于小、少、匀、圆为好。小、少、匀、圆为好。小、少、匀、圆为好。小、少、匀、圆为好。n n若未溶碳化物呈若未溶碳化物呈若未溶碳化物呈若未溶碳化物呈带状分布带状分布带状分布带状分布，则在带内易生成脆性，则在带内易生成脆性，则在带内易生成脆性，则在带内易生成脆性针状马氏体，最易成为接触疲劳微裂纹的发源地。针状马氏体，最易成为接触疲劳微裂纹的发源地。针状马氏体，最易成为接触疲劳微裂纹的发源地。针状马氏体，最易成为接触疲劳微裂纹的发源地。所以，所以，所以，所以，必须避免碳化物的带状分布必须避免碳化物的带状分布必须避免碳化物的带状分布必须避免碳化物的带状分布。2024/4/15 周一29/58n n6.6.6.6.表面层状态对疲劳磨损的影响表面层状态对疲劳磨损的影响表面层状态对疲劳磨损的影响表面层状态对疲劳磨损的影响 n n(1)(1)(1)(1)表面硬度表面硬度表面硬度表面硬度 n n在一定范围内，接触疲劳抗力随硬度的升高而在一定范围内，接触疲劳抗力随硬度的升高而在一定范围内，接触疲劳抗力随硬度的升高而在一定范围内，接触疲劳抗力随硬度的升高而增大，但并不永远保持正比关系增大，但并不永远保持正比关系增大，但并不永远保持正比关系增大，但并不永远保持正比关系。对轴承钢而言，当表面的硬度为对轴承钢而言，当表面的硬度为对轴承钢而言，当表面的硬度为对轴承钢而言，当表面的硬度为 62 HRC62 HRC62 HRC62 HRC左右左右左右左右时，轴承的平均使用寿命最高。时，轴承的平均使用寿命最高。时，轴承的平均使用寿命最高。时，轴承的平均使用寿命最高。对齿轮而言，随着表面硬度的增高，产生麻点对齿轮而言，随着表面硬度的增高，产生麻点对齿轮而言，随着表面硬度的增高，产生麻点对齿轮而言，随着表面硬度的增高，产生麻点前的啮合次数也愈多。前的啮合次数也愈多。前的啮合次数也愈多。前的啮合次数也愈多。对于受冲击接触疲劳的零件，硬度为对于受冲击接触疲劳的零件，硬度为对于受冲击接触疲劳的零件，硬度为对于受冲击接触疲劳的零件，硬度为58-58-58-58-60HRC60HRC60HRC60HRC时，冲击接触疲劳寿命最佳。时，冲击接触疲劳寿命最佳。时，冲击接触疲劳寿命最佳。时，冲击接触疲劳寿命最佳。2024/4/15 周一30/58图图4-25 平均寿命与硬度平均寿命与硬度 2024/4/15 周一31/58图图4-26 齿轮啮合次数与硬度齿轮啮合次数与硬度 2024/4/15 周一32/58图图4-27 冲击疲劳寿命与硬度冲击疲劳寿命与硬度 2024/4/15 周一33/58n n(2)(2)(2)(2)心部硬度心部硬度心部硬度心部硬度 n n承受接触应力的零件，必须有承受接触应力的零件，必须有承受接触应力的零件，必须有承受接触应力的零件，必须有适当的心部硬度适当的心部硬度适当的心部硬度适当的心部硬度。n n若心部硬度太低，则表心的硬度梯度太陡，硬化若心部硬度太低，则表心的硬度梯度太陡，硬化若心部硬度太低，则表心的硬度梯度太陡，硬化若心部硬度太低，则表心的硬度梯度太陡，硬化层的过渡区常因层的过渡区常因层的过渡区常因层的过渡区常因“切应力切应力切应力切应力/剪切强度剪切强度剪切强度剪切强度”达达达达0.550.550.550.55，而产生表层压碎现象。而产生表层压碎现象。而产生表层压碎现象。而产生表层压碎现象。n n实践表明：心部硬度在实践表明：心部硬度在实践表明：心部硬度在实践表明：心部硬度在35-40 HRC35-40 HRC35-40 HRC35-40 HRC范围内较适宜。范围内较适宜。范围内较适宜。范围内较适宜。n n(3)(3)(3)(3)硬化层深度硬化层深度硬化层深度硬化层深度n n为防止表层的早期麻点剥落或压碎，则需要有一为防止表层的早期麻点剥落或压碎，则需要有一为防止表层的早期麻点剥落或压碎，则需要有一为防止表层的早期麻点剥落或压碎，则需要有一定的硬化层深度。定的硬化层深度。定的硬化层深度。定的硬化层深度。2024/4/15 周一34/58n n(4)(4)(4)(4)硬度匹配硬度匹配硬度匹配硬度匹配 n n硬度匹配直接影响接触疲劳寿命。硬度匹配直接影响接触疲劳寿命。硬度匹配直接影响接触疲劳寿命。硬度匹配直接影响接触疲劳寿命。n n如使如使如使如使ZQ-400ZQ-400ZQ-400ZQ-400型减速器小齿轮与大齿轮的硬度比型减速器小齿轮与大齿轮的硬度比型减速器小齿轮与大齿轮的硬度比型减速器小齿轮与大齿轮的硬度比保持保持保持保持1.4-1.71.4-1.71.4-1.71.4-1.7的匹配关系，能提高承载能力的匹配关系，能提高承载能力的匹配关系，能提高承载能力的匹配关系，能提高承载能力30%-30%-30%-30%-50%50%50%50%，使小齿轮不易出现麻点，达到大、小齿轮，使小齿轮不易出现麻点，达到大、小齿轮，使小齿轮不易出现麻点，达到大、小齿轮，使小齿轮不易出现麻点，达到大、小齿轮使用寿命等长的效果。使用寿命等长的效果。使用寿命等长的效果。使用寿命等长的效果。2024/4/15 周一35/58n n(5)(5)(5)(5)残余内应力残余内应力残余内应力残余内应力 n n对于表面硬化钢而言，在淬火冷却时，由于表层对于表面硬化钢而言，在淬火冷却时，由于表层对于表面硬化钢而言，在淬火冷却时，由于表层对于表面硬化钢而言，在淬火冷却时，由于表层的马氏体转变强度比心部低，因此心部先产生体的马氏体转变强度比心部低，因此心部先产生体的马氏体转变强度比心部低，因此心部先产生体的马氏体转变强度比心部低，因此心部先产生体积膨胀的低碳马氏体，其膨胀可被外层塑性较好积膨胀的低碳马氏体，其膨胀可被外层塑性较好积膨胀的低碳马氏体，其膨胀可被外层塑性较好积膨胀的低碳马氏体，其膨胀可被外层塑性较好的过冷奥氏体所调节。的过冷奥氏体所调节。的过冷奥氏体所调节。的过冷奥氏体所调节。n n随后，当表面转变成体积膨胀的高碳马氏体时，随后，当表面转变成体积膨胀的高碳马氏体时，随后，当表面转变成体积膨胀的高碳马氏体时，随后，当表面转变成体积膨胀的高碳马氏体时，会受到心部的阻碍，因此在渗碳层总深约会受到心部的阻碍，因此在渗碳层总深约会受到心部的阻碍，因此在渗碳层总深约会受到心部的阻碍，因此在渗碳层总深约50%-50%-50%-50%-60%60%60%60%处产生最大的表面残余压应力。再稍往里一处产生最大的表面残余压应力。再稍往里一处产生最大的表面残余压应力。再稍往里一处产生最大的表面残余压应力。再稍往里一点，就使压应力向拉应力转移，有可能造成表层点，就使压应力向拉应力转移，有可能造成表层点，就使压应力向拉应力转移，有可能造成表层点，就使压应力向拉应力转移，有可能造成表层压碎现象。压碎现象。压碎现象。压碎现象。n n当表层在一定深度范围内存在当表层在一定深度范围内存在当表层在一定深度范围内存在当表层在一定深度范围内存在有利的残余压应力有利的残余压应力有利的残余压应力有利的残余压应力时，不仅可提高弯曲、扭转疲劳抗力，并能提高时，不仅可提高弯曲、扭转疲劳抗力，并能提高时，不仅可提高弯曲、扭转疲劳抗力，并能提高时，不仅可提高弯曲、扭转疲劳抗力，并能提高接触疲劳抗力。接触疲劳抗力。接触疲劳抗力。接触疲劳抗力。2024/4/15 周一36/584.5 腐蚀磨损腐蚀磨损n n定义：摩擦时材料与周围介质发生化学或电化学定义：摩擦时材料与周围介质发生化学或电化学定义：摩擦时材料与周围介质发生化学或电化学定义：摩擦时材料与周围介质发生化学或电化学相互作用的磨损叫做相互作用的磨损叫做相互作用的磨损叫做相互作用的磨损叫做腐蚀磨损腐蚀磨损腐蚀磨损腐蚀磨损。n n腐蚀磨损时材料的摩擦表面破坏是由于同时发生腐蚀磨损时材料的摩擦表面破坏是由于同时发生腐蚀磨损时材料的摩擦表面破坏是由于同时发生腐蚀磨损时材料的摩擦表面破坏是由于同时发生了了了了腐蚀和机械磨损腐蚀和机械磨损腐蚀和机械磨损腐蚀和机械磨损。n n机械磨损是由两个配合表面的滑动摩擦引起的，机械磨损是由两个配合表面的滑动摩擦引起的，机械磨损是由两个配合表面的滑动摩擦引起的，机械磨损是由两个配合表面的滑动摩擦引起的，也可能是在气蚀和非气蚀条件下硬颗粒介质流的也可能是在气蚀和非气蚀条件下硬颗粒介质流的也可能是在气蚀和非气蚀条件下硬颗粒介质流的也可能是在气蚀和非气蚀条件下硬颗粒介质流的作用引起；作用引起；作用引起；作用引起；n n腐蚀是由于材料与介质发生化学或电化学的相互腐蚀是由于材料与介质发生化学或电化学的相互腐蚀是由于材料与介质发生化学或电化学的相互腐蚀是由于材料与介质发生化学或电化学的相互作用引起的。作用引起的。作用引起的。作用引起的。2024/4/15 周一37/58n n在金属与气体和非电传导液体介质的接触条件下，在金属与气体和非电传导液体介质的接触条件下，在金属与气体和非电传导液体介质的接触条件下，在金属与气体和非电传导液体介质的接触条件下，则发生化学腐蚀。则发生化学腐蚀。则发生化学腐蚀。则发生化学腐蚀。n n在金属与电介质相接触时，则发生电化学腐蚀。在金属与电介质相接触时，则发生电化学腐蚀。在金属与电介质相接触时，则发生电化学腐蚀。在金属与电介质相接触时，则发生电化学腐蚀。n n由于介质的性质不同、介质作用在摩擦面上的状由于介质的性质不同、介质作用在摩擦面上的状由于介质的性质不同、介质作用在摩擦面上的状由于介质的性质不同、介质作用在摩擦面上的状态以及摩擦材料性质的不同，腐蚀磨损出现的状态以及摩擦材料性质的不同，腐蚀磨损出现的状态以及摩擦材料性质的不同，腐蚀磨损出现的状态以及摩擦材料性质的不同，腐蚀磨损出现的状态也不同。常见的有态也不同。常见的有态也不同。常见的有态也不同。常见的有氧化磨损和特殊介质腐蚀磨氧化磨损和特殊介质腐蚀磨氧化磨损和特殊介质腐蚀磨氧化磨损和特殊介质腐蚀磨损损损损。2024/4/15 周一38/584.5.1 氧化磨损氧化磨损n n因大气中含有氧，所以氧化磨损是最常见的一种因大气中含有氧，所以氧化磨损是最常见的一种因大气中含有氧，所以氧化磨损是最常见的一种因大气中含有氧，所以氧化磨损是最常见的一种磨损形式，其损坏特征是在金属的摩擦表面沿滑磨损形式，其损坏特征是在金属的摩擦表面沿滑磨损形式，其损坏特征是在金属的摩擦表面沿滑磨损形式，其损坏特征是在金属的摩擦表面沿滑动方向呈匀细磨痕。钢铁氧化生成了动方向呈匀细磨痕。钢铁氧化生成了动方向呈匀细磨痕。钢铁氧化生成了动方向呈匀细磨痕。钢铁氧化生成了Fe2O3Fe2O3Fe2O3Fe2O3、Fe3O4Fe3O4Fe3O4Fe3O4和和和和FeOFeOFeOFeO。n n除金、铂等少数金属以外，大多数金属表面都被除金、铂等少数金属以外，大多数金属表面都被除金、铂等少数金属以外，大多数金属表面都被除金、铂等少数金属以外，大多数金属表面都被氧化膜覆盖，纯净金属表面瞬间立即会与空气中氧化膜覆盖，纯净金属表面瞬间立即会与空气中氧化膜覆盖，纯净金属表面瞬间立即会与空气中氧化膜覆盖，纯净金属表面瞬间立即会与空气中的氧起反应，生成氧化膜。的氧起反应，生成氧化膜。的氧起反应，生成氧化膜。的氧起反应，生成氧化膜。n n脆性氧化膜容易磨损，其磨损速率大于氧化速率；脆性氧化膜容易磨损，其磨损速率大于氧化速率；脆性氧化膜容易磨损，其磨损速率大于氧化速率；脆性氧化膜容易磨损，其磨损速率大于氧化速率；氧化铁属于脆性物质；氧化铁属于脆性物质；氧化铁属于脆性物质；氧化铁属于脆性物质；n n韧性氧化膜与基体结合牢固，磨损速率小于氧化韧性氧化膜与基体结合牢固，磨损速率小于氧化韧性氧化膜与基体结合牢固，磨损速率小于氧化韧性氧化膜与基体结合牢固，磨损速率小于氧化速率，氧化膜起保护作用，磨损率小。氧化铝属速率，氧化膜起保护作用，磨损率小。氧化铝属速率，氧化膜起保护作用，磨损率小。氧化铝属速率，氧化膜起保护作用，磨损率小。氧化铝属于韧性物质。于韧性物质。于韧性物质。于韧性物质。2024/4/15 周一39/58影响氧化磨损的因素影响氧化磨损的因素n n影响氧化磨损的因素：滑动速度、接触载荷、氧影响氧化磨损的因素：滑动速度、接触载荷、氧影响氧化磨损的因素：滑动速度、接触载荷、氧影响氧化磨损的因素：滑动速度、接触载荷、氧化膜的硬度、介质的含氧量、润滑条件及材料性化膜的硬度、介质的含氧量、润滑条件及材料性化膜的硬度、介质的含氧量、润滑条件及材料性化膜的硬度、介质的含氧量、润滑条件及材料性能等。能等。能等。能等。n n一般说来，氧化磨损率比其他磨损轻微得多。一般说来，氧化磨损率比其他磨损轻微得多。一般说来，氧化磨损率比其他磨损轻微得多。一般说来，氧化磨损率比其他磨损轻微得多。2024/4/15 周一40/58（1）滑动速度的影响）滑动速度的影响n n当压力一定，滑动速度很小时，钢摩擦表面被当压力一定，滑动速度很小时，钢摩擦表面被当压力一定，滑动速度很小时，钢摩擦表面被当压力一定，滑动速度很小时，钢摩擦表面被红褐色的红褐色的红褐色的红褐色的Fe2O3Fe2O3Fe2O3Fe2O3覆盖，磨损量小，属于氧化磨损。覆盖，磨损量小，属于氧化磨损。覆盖，磨损量小，属于氧化磨损。覆盖，磨损量小，属于氧化磨损。n n在滑动速度增高时，由于摩擦热的影响，将由在滑动速度增高时，由于摩擦热的影响，将由在滑动速度增高时，由于摩擦热的影响，将由在滑动速度增高时，由于摩擦热的影响，将由氧化磨损转变为粘着磨损，产生的磨屑较大，摩氧化磨损转变为粘着磨损，产生的磨屑较大，摩氧化磨损转变为粘着磨损，产生的磨屑较大，摩氧化磨损转变为粘着磨损，产生的磨屑较大，摩擦表面粗糙，磨损量剧增。擦表面粗糙，磨损量剧增。擦表面粗糙，磨损量剧增。擦表面粗糙，磨损量剧增。n n若速度再增高，表面被黑色粉末若速度再增高，表面被黑色粉末若速度再增高，表面被黑色粉末若速度再增高，表面被黑色粉末Fe3O4Fe3O4Fe3O4Fe3O4所覆盖，所覆盖，所覆盖，所覆盖，又属于氧化磨损，磨损量也较小。又属于氧化磨损，磨损量也较小。又属于氧化磨损，磨损量也较小。又属于氧化磨损，磨损量也较小。n n速度再进一步增大，则又出现粘着磨损，磨损速度再进一步增大，则又出现粘着磨损，磨损速度再进一步增大，则又出现粘着磨损，磨损速度再进一步增大，则又出现粘着磨损，磨损量剧增。量剧增。量剧增。量剧增。2024/4/15 周一41/58（2）硬度的影响）硬度的影响n n氧化磨损与氧化膜硬度值氧化磨损与氧化膜硬度值氧化磨损与氧化膜硬度值氧化磨损与氧化膜硬度值HoHoHoHo、基体金属硬度值、基体金属硬度值、基体金属硬度值、基体金属硬度值HmHmHmHm有关。有关。有关。有关。若若若若HoHmHoHmHoHmHoHm时，在小载荷下氧化膜容易破碎。时，在小载荷下氧化膜容易破碎。时，在小载荷下氧化膜容易破碎。时，在小载荷下氧化膜容易破碎。当当当当Ho=HmHo=HmHo=HmHo=Hm时，因载荷而引起小变形时，两者同时，因载荷而引起小变形时，两者同时，因载荷而引起小变形时，两者同时，因载荷而引起小变形时，两者同时变形。若变形量大，则氧化膜容易破碎。时变形。若变形量大，则氧化膜容易破碎。时变形。若变形量大，则氧化膜容易破碎。时变形。若变形量大，则氧化膜容易破碎。若若若若HoHoHoHo与与与与HmHmHmHm都很高，如都很高，如都很高，如都很高，如CrCrCrCr，载荷引起小变形，载荷引起小变形，载荷引起小变形，载荷引起小变形，氧化膜不易破碎，耐磨性好。氧化膜不易破碎，耐磨性好。氧化膜不易破碎，耐磨性好。氧化膜不易破碎，耐磨性好。2024/4/15 周一42/58（3）气氛的影响）气氛的影响n n介质含氧量会直接影响磨损率。介质含氧量会直接影响磨损率。介质含氧量会直接影响磨损率。介质含氧量会直接影响磨损率。n n金属在还原性气体、惰性气体、纯氧介质中，其金属在还原性气体、惰性气体、纯氧介质中，其金属在还原性气体、惰性气体、纯氧介质中，其金属在还原性气体、惰性气体、纯氧介质中，其磨损值都比在空气中大。磨损值都比在空气中大。磨损值都比在空气中大。磨损值都比在空气中大。n n原因：在原因：在原因：在原因：在空气中所形成的氧化膜强度高，与基体空气中所形成的氧化膜强度高，与基体空气中所形成的氧化膜强度高，与基体空气中所形成的氧化膜强度高，与基体金属结合牢固。金属结合牢固。金属结合牢固。金属结合牢固。2024/4/15 周一43/58（4）润滑的影响）润滑的影响用油脂润滑时，油脂除了起减摩作用外，又隔用油脂润滑时，油脂除了起减摩作用外，又隔用油脂润滑时，油脂除了起减摩作用外，又隔用油脂润滑时，油脂除了起减摩作用外，又隔绝了摩擦表面与空气中氧的直接接触，使氧化绝了摩擦表面与空气中氧的直接接触，使氧化绝了摩擦表面与空气中氧的直接接触，使氧化绝了摩擦表面与空气中氧的直接接触，使氧化膜的生成速度减缓，但油脂与氧的反应，生成膜的生成速度减缓，但油脂与氧的反应，生成膜的生成速度减缓，但油脂与氧的反应，生成膜的生成速度减缓，但油脂与氧的反应，生成酸性氧化物，会腐蚀摩擦面。酸性氧化物，会腐蚀摩擦面。酸性氧化物，会腐蚀摩擦面。酸性氧化物，会腐蚀摩擦面。生产中有时利用危害性小的腐蚀磨损以防止危生产中有时利用危害性小的腐蚀磨损以防止危生产中有时利用危害性小的腐蚀磨损以防止危生产中有时利用危害性小的腐蚀磨损以防止危害性大的粘着磨损。害性大的粘着磨损。害性大的粘着磨损。害性大的粘着磨损。如汽车后桥中采用双曲线如汽车后桥中采用双曲线如汽车后桥中采用双曲线如汽车后桥中采用双曲线齿轮传动，由于双曲线齿轮副接触应力较大，齿轮传动，由于双曲线齿轮副接触应力较大，齿轮传动，由于双曲线齿轮副接触应力较大，齿轮传动，由于双曲线齿轮副接触应力较大，极易产生早期粘着磨损。为了阻止这种粘着磨极易产生早期粘着磨损。为了阻止这种粘着磨极易产生早期粘着磨损。为了阻止这种粘着磨极易产生早期粘着磨损。为了阻止这种粘着磨损，在润滑油中有意损，在润滑油中有意损，在润滑油中有意损，在润滑油中有意加入中性极压添加剂加入中性极压添加剂加入中性极压添加剂加入中性极压添加剂，使，使，使，使油膜强度提高，宁可产生较低的氧化性的腐蚀油膜强度提高，宁可产生较低的氧化性的腐蚀油膜强度提高，宁可产生较低的氧化性的腐蚀油膜强度提高，宁可产生较低的氧化性的腐蚀磨损，而避免严重的粘着磨损出现。磨损，而避免严重的粘着磨损出现。磨损，而避免严重的粘着磨损出现。磨损，而避免严重的粘着磨损