第7章材料摩擦與磨損性能

第7章材料摩擦與磨損性能第一頁，共81頁。28,000,000,000$------0.02$豐田公司接連爆出油門踏板、剎車等部件缺陷，先后宣布在全球范圍內(nèi)召回多款車輛合計(jì)850萬輛。豐田汽車上月在美國銷量下降16%，召回的直接損失高達(dá)20億美金，豐田汽車公司需要承擔(dān)幾十起訴訟費(fèi)用，未來一年其財(cái)務(wù)方面的損失總計(jì)可能超過50億美元。第二頁，共81頁。缺陷/偷工減料豐田召回問題未根本解決第三頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能4第四頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能豐田因?yàn)橥蝗患铀俨x不住車而引發(fā)的“豐田安全危機(jī)”風(fēng)暴席卷全球，目前我們知道豐田已經(jīng)開始維修和解決問題了，但是，如何解決成了大家關(guān)注的焦點(diǎn)，而豐田的做法那就是在油門踏板上加一個(gè)鐵片！為了說明到底是怎么回事，豐田加一個(gè)鐵片的道理，是不是真的能解決問題？5第五頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能圖片一：油門踏板，可以看出，豐田車用的兩種油門踏板（一個(gè)是美國CTS公司，一個(gè)是日本Denso公司）外表是差不多的，也是可以互換的。6第六頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能圖片二：CTS油門踏板的工作原理。這個(gè)設(shè)計(jì)是由豐田自己的工程師設(shè)計(jì)的，可不要埋怨CTS公司。而它的要命的地方在于：A與B之間不能有空隙。這樣，就容易“粘連”在一起。為何CTS給美國、德國等汽車制造廠生產(chǎn)的油門踏板就沒問題？請看后面的解釋您就明白了。7第七頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能圖片三：豐田召回的900萬輛車后，就是在那個(gè)地方加一個(gè)鐵片。8第八頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能圖片四：示意圖?？煽闯鲨F片加的地方。對豐田來說，這個(gè)活太容易了。一個(gè)鐵片造價(jià)很低。豐田計(jì)算的是成本。加一個(gè)鐵片的目的就是不讓A過多進(jìn)入B，這樣雖然這個(gè)問題解決了，但又出現(xiàn)了新的問題，那就是最大油門得不到了，也就是沒有辦法進(jìn)行全油門，雖然日常駕駛夠用；但這樣也絕對是會(huì)有安全隱患的！9第九頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能槽狀結(jié)構(gòu)嚙合的圖片為了避免上面的槽狀結(jié)構(gòu)卡死，豐田就在這個(gè)空隙增加了金屬片10第十頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能圖片五：Denso的油門踏板。這個(gè)設(shè)計(jì)不存在粘住問題。要是出了問題的話，那可不是靠加一個(gè)鐵片就能解決的。11第十一頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能那么，為何豐田不把召回的車統(tǒng)統(tǒng)換成Denso的油門踏板呢？有人抱怨說如果換成新的油門踏板，豐田要出更多的血，買踏板要比買鐵片貴多了。這是所謂的“內(nèi)行”們非常惱火豐田的地方。然而，這兩種油門踏板給出的信號可能是不一樣的。CTS出的那個(gè)踏板是金屬的，測出的是A與B之間的接觸面積（踩油門越大，接觸面積越大），也就是測出的是“電流”然后送給電腦。而Denso出的那個(gè)，中間是塑料的，測出來的不是金屬與金屬之間的電流，而是光學(xué)原理。中間那個(gè)塑料滾輪滾動(dòng)的角度大小可以用簡單的光學(xué)信號交給電腦。12第十二頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能就像用改錐支起這個(gè)杠桿結(jié)構(gòu)一樣13第十三頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能這樣，如果豐田把召回的車換成Denso的油門踏板，那個(gè)電腦里邊的信號處理器要更換的。在美國，修車店里的人不會(huì)拆開電腦去換里邊的部件的，要換就得把整個(gè)電腦換掉。我擔(dān)心的是：在日本出的用Denso油門踏板的車，不僅僅油門踏板不同而導(dǎo)致的電腦里的信號處理器不同，而且還有其它零件不同，比如電子油門開關(guān)。一旦換了電腦，那個(gè)部位也要換才成。這樣，每部車需要數(shù)千美元（工錢加上零件錢），900萬輛的規(guī)模，那就是數(shù)百億美元，豐田沒有那么多現(xiàn)金，就只好破產(chǎn)保護(hù)了。14第十四頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能豐田油門踏板的毛病，根本原因可能是“兩層皮”導(dǎo)致的同樣都是油門踏板，同樣是CTS一家出的，為何美國車德國車就沒這個(gè)問題？因?yàn)槿思乙笏械匿摬亩际且粯拥摹?5第十五頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能而豐田的油門踏板，摩擦的部位是好鋼，而不摩擦的部位是軟鐵。由于A和B鋼材的材料不同，導(dǎo)致由于溫度變化熱脹冷縮的程度不同，在溫度特低的時(shí)候，由于A與B鋼材密度有異，冷縮的系數(shù)不同，可能導(dǎo)致接觸不上。這就使得有時(shí)候你加油踩下油門踏板，車子不走，等你再加大油門，接觸面積加大后突然車子竄出去。等到車子過熱的時(shí)候，油門踏板的A與B由于熱脹系數(shù)不同，一下子就把A與B靠在一起了，你即使松開油門踏板，踏板也回不來了，因?yàn)锳與B之間太緊密了，摩擦力太大了，超過了彈簧的張力。那為何豐田車子會(huì)突然加速呢？按照物理學(xué)常識，油門踏板由于A與B過緊而不能彈回來，那油門也不會(huì)加大，雖然不會(huì)減小。16第十六頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能那么，到底是CTS的油門踏板檔次高，還是日本Denso塑料芯踏板檔次高？其實(shí)還是CTS的檔次高！因?yàn)榻饘俚膲勖人芰祥L多了。問題在于：豐田在設(shè)計(jì)油門踏板的時(shí)候用的材料是兩種，而美國車德國車用的是一種。一種材料，由于熱脹冷縮的系數(shù)一樣，就沒有豐田車的問題。日本人偷工減料，降低成本，又沒有在意油門踏板，導(dǎo)致了這樣19人死亡的悲劇。17第十七頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能豐田油門踏板設(shè)計(jì)者太大意了，日本人只是知道中國人有“好鋼用在刀刃上”的成語，不知道有“大意失荊州”的典故。如果豐田不是大意而理所當(dāng)然地認(rèn)為美國車德國車都用這個(gè)設(shè)計(jì)沒問題，他們也不會(huì)有問題，那么，他們就會(huì)把A和B分成兩個(gè)機(jī)關(guān)：兩種鋼材沒問題，只是在A的背面或B的背面用另一彈簧頂著，而非現(xiàn)在的鑄在一起。那樣的話，不論溫度怎么變化，A和B的接觸是恒定的，是靠背面的彈簧壓住的。18第十八頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能其實(shí)，這么簡單的構(gòu)想，豐田就沒在意。畢竟不是發(fā)動(dòng)機(jī)，也不是變速箱，一個(gè)踏板而已。所以，不起眼的地方，大意了，說不定就把公司給毀了。對于豐田汽車來說，我們更希望看到的是態(tài)度。愈演愈烈的豐田召回事件，對豐田汽車的影響可謂是致命的。19第十九頁，共81頁。第七章材料的摩擦與磨損性能20第二十頁，共81頁。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運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢時(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。第七章材料的摩擦與磨損性能第二十一頁，共81頁。齒面磨損

齒面塑性變形第七章材料的摩擦與磨損性能第二十二頁，共81頁。第二十三頁，共81頁。第七屆國際摩擦學(xué)會(huì)議CIST7（2014.4.27）第二十四頁，共81頁。第七屆國際摩擦學(xué)會(huì)議CIST7（2014.4.27）第二十五頁，共81頁。第七屆國際摩擦學(xué)會(huì)議CIST7（2014.4.27）第二十六頁，共81頁。第二十七頁，共81頁。一、磨損概念二、磨損類型三、磨損試驗(yàn)方法四、金屬接觸疲勞第七章材料的摩擦與磨損性能28第二十八頁，共81頁。磨損是降低機(jī)器和工具效率、精確度甚至報(bào)廢的原因，也是造成金屬材料損耗和能源消耗的重要原因。摩擦磨損消耗能源的三分之一到二分之一，大約80%的機(jī)件失效是磨損引起的。因此，研究磨損規(guī)律，提高機(jī)件的耐磨性，對節(jié)約能源、減少材料消耗、延長機(jī)件壽命具有重要意義。本章重點(diǎn)討論機(jī)件中常見的磨損形式，介紹其機(jī)理和影響磨損速率的因素，并從材料學(xué)角度研究控制磨損的途徑。第七章材料的摩擦與磨損性能29第二十九頁，共81頁。一、磨損定義：機(jī)件表面相接觸并作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面逐漸有微小顆粒分離出來形成磨屑，使表面材料逐漸損失，導(dǎo)致機(jī)件尺寸變化和質(zhì)量損失，造成表面損傷的現(xiàn)象。磨損的影響因素：摩擦副材料、潤滑條件、加載方式和大小、相對運(yùn)動(dòng)性（方式和速度）以及工作溫度。第一節(jié)磨損概念30第三十頁，共81頁。

機(jī)件的正常磨損通常分為三個(gè)階段，曲線上的各點(diǎn)斜率即為磨損速率。第一節(jié)磨損概念31第三十一頁，共81頁。第一節(jié)磨損概念跑合(磨合)階段（OA段）隨著表面被磨平，實(shí)際接觸面積不斷增大，表面應(yīng)變硬化，磨損速度不斷減少。（汽車磨合期）表層形成牢固的氧化膜，磨損速率降低。32第三十二頁，共81頁。第一節(jié)磨損概念(2)穩(wěn)定磨損階段（AB段）斜率為磨損速率，為一穩(wěn)定值。實(shí)驗(yàn)室的磨損實(shí)驗(yàn)就是根據(jù)該段經(jīng)歷的時(shí)間t的磨損速率或磨損量來評價(jià)材料的耐磨性能。大多數(shù)工件在此階段運(yùn)轉(zhuǎn)，如磨合得好，該段磨損速度就越低。(3)劇烈磨損階段（BC段）磨損↗，磨耗↗，摩擦副接觸表面間隙↗，機(jī)械表面質(zhì)量惡化，潤滑膜破壞，磨損更新加劇，機(jī)件快速失效。33第三十三頁，共81頁。第一節(jié)磨損概念UMT-2M微觀多功能磨損試驗(yàn)機(jī)34第三十四頁，共81頁。第一節(jié)磨損概念SFT-2M銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)35第三十五頁，共81頁。第一節(jié)磨損概念摩擦系數(shù)曲線圖36第三十六頁，共81頁。第一節(jié)磨損概念磨損量柱狀圖37第三十七頁，共81頁。二、耐磨性通常使用磨損量來表示材料的耐磨性，磨損量越小，耐磨性越高。表示磨損量的方法很多，可用摩擦表面法向尺寸減少量來表，稱為線磨損量；也可用體積和重量法來表示，分別稱為體積磨損量和重量磨損量。由于上述磨損量是摩擦行程或時(shí)間的函數(shù)，因此，也可用耐磨強(qiáng)度或耐磨率表示其磨損特性，前者指單位行程的磨損量，單位為μm/m或mg/m;后者指單位時(shí)間的磨損量,單位為μm/hr或mg/hr。第一節(jié)磨損概念38第三十八頁，共81頁。還經(jīng)常用磨損量的倒數(shù)和相對耐磨性（ε）表示所研究材料的耐磨性。第一節(jié)磨損概念ε39第三十九頁，共81頁。一、粘著磨損二、磨粒磨損三、腐蝕磨損第二節(jié)磨損模型40第四十頁，共81頁。一、粘著磨損磨損機(jī)理粘著磨損定義：又稱咬合磨損，是在滑動(dòng)摩擦條件下，當(dāng)摩擦副相對滑動(dòng)速度較?。ㄤ撔∮?m/s）時(shí)發(fā)生的。這是由于缺乏潤滑油，摩擦副表面無氧化膜，且單位法向載荷很大，以致接觸應(yīng)力超過實(shí)際接觸點(diǎn)處屈服強(qiáng)度而產(chǎn)生的一種磨損。第二節(jié)磨損模型41第四十一頁，共81頁。摩擦副表面上總存在局部凸起，當(dāng)摩擦副表面雙方相互接觸時(shí)，即使施加較小載荷，在真實(shí)接觸面上的局部應(yīng)力就足以引起塑性變形。如果接觸面上潔凈而未受到腐蝕，則接觸面的原子彼此十分接近而產(chǎn)生強(qiáng)烈粘著（冷焊）。隨后在繼續(xù)滑動(dòng)時(shí)，粘著點(diǎn)被剪切斷并轉(zhuǎn)移至一方金屬表面，然后脫落形成磨屑。一個(gè)粘著點(diǎn)斷了，又在新的地方產(chǎn)生粘著，隨后也被剪斷、轉(zhuǎn)移，就構(gòu)成了粘著磨損過程。第二節(jié)磨損模型42第四十二頁，共81頁。①粘著點(diǎn)結(jié)合強(qiáng)度低于兩側(cè)材料沿接觸面剪斷，磨損量較小，摩擦面顯得較平滑，只有輕微擦傷。錫基合金與鋼的滑動(dòng)屬此類型。根據(jù)粘著點(diǎn)與兩側(cè)材料強(qiáng)度的差異，粘著剪斷可出現(xiàn)以下兩種形式：第四十三頁，共81頁。②粘著點(diǎn)結(jié)合強(qiáng)度高于兩側(cè)材料分離面便發(fā)生在強(qiáng)度較弱的材料上，被剪斷的材料將轉(zhuǎn)移到強(qiáng)度較高的材料上。軟材料表面微小凹坑硬材料表面微小凸起軟材料→硬材料表面and積累變成同種材料如鉛基合金軸瓦與鋼軸之間的滑動(dòng)粘結(jié)磨損就屬這種情況。第四十四頁，共81頁。右圖是粘著點(diǎn)強(qiáng)度比摩擦副一方金屬強(qiáng)度高的情況，此時(shí)常在較軟一方體內(nèi)產(chǎn)生剪斷，其碎片轉(zhuǎn)移至較硬一方的表面上，軟方金屬在硬方表面逐步累積最終不同金屬的摩擦副滑動(dòng)成為金屬間的滑動(dòng)，所以磨損量較大，表面較粗糙，可能產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。第二節(jié)磨損模型45第四十五頁，共81頁。2.磨損量的計(jì)算在摩擦副接觸處為三向壓縮應(yīng)力狀態(tài)，所以接觸壓縮強(qiáng)度近似為單向壓縮屈服強(qiáng)度σsc的三倍。如果接觸處因壓應(yīng)力很高，超過3σsc產(chǎn)生塑性變形，隨后因加工硬化而使變形終止。設(shè)接觸點(diǎn)真實(shí)面積為A，接觸壓縮屈服強(qiáng)度為3σsc，作用于表面上的法向力為F，則有：假定磨屑為半球形，直徑為d，任一瞬時(shí)有n個(gè)粘著點(diǎn)，所有粘著點(diǎn)尺寸相同，直徑也是d，則所以第二節(jié)磨損模型46第四十六頁，共81頁。假設(shè)磨屑的形成機(jī)率為K，則單位滑動(dòng)距離內(nèi)的磨損體積為：所以：積分上式，且強(qiáng)度與硬度之間有一定關(guān)系，則總滑動(dòng)距離內(nèi)的粘著磨損體積為：第二節(jié)磨損模型47第四十七頁，共81頁。3影響因素塑性材料比脆性材料易于粘著；互溶性大的材料（相同金屬或晶格類型、點(diǎn)陣常數(shù)、電子密度、電化學(xué)性質(zhì)相近的金屬）組成的摩擦副粘著傾向大；單相金屬比多相金屬粘著傾向大；化合物比固溶體粘著傾向?。唤饘倥c非金屬組成的摩擦副比金屬與金屬組成的摩擦副不易粘著。在摩擦速度一定時(shí)，粘著磨損量隨法向力的增加而增加。試驗(yàn)表明接觸應(yīng)力超過材料硬度H的三分之一，粘著磨損量急劇增加。在法向應(yīng)力一定時(shí)，粘著磨損量隨滑動(dòng)速度的增加而增加，但達(dá)到某一極大值后又隨滑動(dòng)速度的增加而減小。摩擦副表面粗糙度、表面溫度以及潤滑狀態(tài)對粘著磨損有較大影響。第二節(jié)磨損模型48第四十八頁，共81頁。(1)摩擦副配對材料的選擇基本原則是配對材料的粘著傾向應(yīng)比較小，如選用互溶性小的材料配對，表面易形成化合物的材料、金屬與非金屬等配對。(2)采用表面化學(xué)熱處理改變材料表面狀態(tài)，可有效減輕粘著磨損。如果沿接觸面上產(chǎn)生粘著磨損，可進(jìn)行滲碳、磷化、氮碳共滲處理等。(3)控制摩擦滑動(dòng)速度和接觸壓應(yīng)力，可使粘著磨損大為減輕。改善潤滑條件，提高表面氧化膜與基體金屬的結(jié)合能力，以增強(qiáng)氧化膜的穩(wěn)定性，阻止金屬之間直接接觸，以及降低表面粗糙度等也都可以減輕粘著磨損。4改善粘著磨損耐磨性的措施第二節(jié)磨損模型49第四十九頁，共81頁。二、磨粒磨損1.磨粒磨損機(jī)理磨粒磨損是當(dāng)摩擦副一方表面存在堅(jiān)硬的細(xì)微突起，或者在接觸面之間存在著硬質(zhì)粒子時(shí)所產(chǎn)生的一種磨損。第二節(jié)磨損模型50第五十頁，共81頁。主要特征是摩擦面上有明顯犁皺形成的溝槽，見右圖。在磨粒磨損時(shí)，對于韌性金屬材料，每一磨粒從表面上切下的是一個(gè)連續(xù)屑；對于脆性金屬材料，一個(gè)磨粒切下的是許多新屑。在碾碎性磨粒磨損時(shí)，磨粒被壓碎前幾乎沒有滾動(dòng)和切削的機(jī)會(huì)，所以磨粒對摩擦表面的作用是由于磨粒接觸點(diǎn)處的集中壓應(yīng)力造成的，這種集中壓應(yīng)力可使韌性材料表面產(chǎn)生塑性變形。磨粒磨損過程可能是磨粒對摩擦表面的切削作用，塑性變形和疲勞破壞作用或脆性斷裂的結(jié)果，還可能是它們綜合作用的反映，而以某一種損害為主。第二節(jié)磨損模型51第五十一頁，共81頁。2.磨損量的計(jì)算現(xiàn)以兩體磨粒磨損為例推導(dǎo)以切削作用為主要磨粒磨損量計(jì)算式：根據(jù)此模型，在法向力F作用下，硬材料的凸出部分或磨粒（假定為圓錐體）被壓入軟材料中。當(dāng)作用在一個(gè)凸出部分上的力F除以凸出部分在水平面上投影接觸面積等于軟材料的壓縮屈服強(qiáng)度時(shí)，則凸出部分或磨粒的壓入就會(huì)停止下來：第二節(jié)磨損模型52第五十二頁，共81頁。凸出部分或磨粒切削下來的軟材料體積（圖中陰影部分），也就是磨損量V：所以金屬材料的屈服強(qiáng)度與硬度成正比，所以上式又可寫成：第二節(jié)磨損模型53第五十三頁，共81頁。(1)據(jù)實(shí)驗(yàn)，金屬材料對磨粒磨損的抗力與H/E成比例，H為材料硬度。彈性模量對組織不敏感，所以機(jī)件抵抗磨粒磨損的能力主要與材料硬度成正比。所以材料越高，其抗磨粒磨損的能力也越好。3.影響因素第二節(jié)磨損模型54第五十四頁，共81頁。(2)斷裂韌度也影響金屬磨粒磨損的耐磨性第二節(jié)磨損模型55第五十五頁，共81頁。(4)加工硬化對金屬材料抗磨粒磨損的影響，因磨損類型不同而有不同在低應(yīng)力擦傷性磨粒磨損時(shí)，加工硬化對材料的耐磨性沒有影響；在高應(yīng)力碾碎性磨粒磨損時(shí)，加工硬化能顯著提高耐磨性。(3)細(xì)化晶粒由于能提高屈服強(qiáng)度、硬度及靜載塑性，所以也提高耐磨性第二節(jié)磨損模型56第五十六頁，共81頁。在磨粒硬度低于金屬硬度的軟磨粒磨損情況下，磨損機(jī)理將會(huì)變化，所以耐磨性的影響因素也會(huì)發(fā)生變化。第二節(jié)磨損模型57第五十七頁，共81頁。4.改善磨粒磨損耐磨性的措施(1)對于以切削作用為主要機(jī)理的磨粒磨損應(yīng)增加材料硬度，這是提高耐磨性最有效的措施。(2)根據(jù)機(jī)件服役條件，合理選擇耐磨材料，例如在高應(yīng)力沖擊載荷下，要選用高錳鋼Mn13，利用其高韌性和高的加工硬化能力，可提高耐磨性。(3)采用滲碳、碳氮共滲等化學(xué)熱處理，提高表面硬度，也能有效提高磨粒磨損耐磨性。(4)經(jīng)常注意機(jī)件防塵和清洗，防止大于1微米磨粒進(jìn)入接觸面，也是有效措施。第二節(jié)磨損模型58第五十八頁，共81頁。在摩擦過程中，摩擦副之間或摩擦副表面與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)形成腐蝕產(chǎn)物，腐蝕產(chǎn)物的形成與脫落引起腐蝕磨損。腐蝕磨損因常與摩擦面之間的機(jī)械磨損（粘著磨損或磨粒磨損）共存，故又稱腐蝕機(jī)械磨損。三、腐蝕磨損1.氧化磨損2.微動(dòng)磨損3.沖蝕磨損（又稱氣蝕）4.特殊介質(zhì)腐蝕磨損分類：第二節(jié)磨損模型59第五十九頁，共81頁。（一）氧化腐蝕機(jī)理大氣中的機(jī)件表面總有一層氧的吸附層，當(dāng)摩擦副作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于表面凹凸不平，在凸起部位單位壓力很大，導(dǎo)致產(chǎn)生塑性變形。塑性變形加速了氧向金屬內(nèi)部擴(kuò)散，從而形成了氧化膜。氧化腐蝕過程：由于形成的氧化膜強(qiáng)度低、在摩擦副繼續(xù)作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，氧化膜被摩擦副一方的凸起所剝落，裸露出新表面，從而不發(fā)生氧化，隨著又再被磨去。如此，氧化膜形成又除去，機(jī)件表面逐漸被磨損。宏觀特征：在摩擦表面上沿滑動(dòng)方向呈勻細(xì)磨痕，其磨損產(chǎn)生為紅褐色三氧化二鐵或黑色四氧化三鐵。第二節(jié)磨損模型60第六十頁，共81頁。氧化磨損的速率或磨損量的影響因素：(1)摩擦副表面層對塑性變形的抗力；(2)氧在金屬中的擴(kuò)散速率；(3)氧化膜的性質(zhì)和厚度以及氧化膜與基體結(jié)合的牢固程度；(4)摩擦學(xué)參數(shù)，如接觸壓力、滑動(dòng)速度、滑動(dòng)距離、溫度等。氧化磨損不一定是有害的，如果氧化磨損先于其它類型磨損（如粘著磨損）發(fā)生和發(fā)展，則氧化磨損是有利的。第二節(jié)磨損模型61第六十一頁，共81頁。（二）微動(dòng)磨損機(jī)理在機(jī)器的嵌合部位和緊配合處，接觸表面之間雖然沒有宏觀相對位移，但在外部變動(dòng)載荷和振動(dòng)的影響下卻能產(chǎn)生微小滑動(dòng)。這種微小滑動(dòng)是小振幅的切向振動(dòng)，稱為微動(dòng)。接觸表面之間因存在小振幅相對振動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的磨損稱為微動(dòng)磨損或微動(dòng)腐蝕。特征：接觸區(qū)存在紅色三氧化二鐵粉末，鋁件的磨損產(chǎn)物為黑色。第二節(jié)磨損模型62第六十二頁，共81頁。第一階段：產(chǎn)生凸起塑性變形，由此形成表面裂紋和擴(kuò)展，或去除表面污物形成粘著和粘著點(diǎn)斷裂；第二階段：通過疲勞破壞或粘著點(diǎn)斷裂形成磨屑，磨屑形成后隨即氧化；第三階段：磨粒磨損階段，磨粒磨損又反過來加速第一階段，如此循環(huán)不已則構(gòu)成了微動(dòng)磨損。微動(dòng)磨損過程有三個(gè)階段：第二節(jié)磨損模型63第六十三頁，共81頁。磨損試驗(yàn)方法實(shí)物試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)條件與實(shí)際情況一致或接近。結(jié)果可靠性高，但實(shí)驗(yàn)周期長，單因素的影響難以掌握。周期短、成本低、易于控制各種影響因素等優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)果常不能直接反映實(shí)際情況，多用于研究性試驗(yàn)，研究單個(gè)因素的影響規(guī)律及探討磨損機(jī)制。研究重要機(jī)件的耐磨性時(shí)，往往要兼用這兩種方法。第三節(jié)磨損試驗(yàn)方法第六十四頁，共81頁。（2）實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)右圖是銷盤型試驗(yàn)機(jī)：將試樣加上試驗(yàn)力緊壓在旋轉(zhuǎn)圓盤上，試樣可在半徑方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這類試驗(yàn)機(jī)可用來評定各種摩擦副及潤滑材料的低溫與高溫摩擦和磨損性能，可做磨粒磨損和粘著磨損試驗(yàn)。第三節(jié)磨損試驗(yàn)方法65第六十五頁，共81頁。高溫高速銷盤摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)主要用于評定金屬、非金屬及復(fù)合材料等材料在各種條件下的摩擦磨損性能，可在改變溫度、速度、負(fù)荷、摩擦配偶材料、表面粗糙度、硬度等參數(shù)的各種情況下進(jìn)行試驗(yàn)，可測量材料摩擦溫升、摩擦系數(shù)等值。該機(jī)適用于科學(xué)研究、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、質(zhì)量監(jiān)督、航空航天、鋼鐵冶金、塑料、陶瓷、建工建材、軍工等領(lǐng)域。該機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)為Q/01J042-2003《MMS-1G高溫高速銷盤摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)》。銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)(MPX-2000型)主軸轉(zhuǎn)速范圍

60r/min～12000r/min主軸轉(zhuǎn)速示值準(zhǔn)確度

在1000r/min以下，示值誤差不超過±2r/min，示值重復(fù)性誤差不大于2r/min。在1000r/min以上，示值相對誤差不超過±0.2%，示值重復(fù)性相對誤差不大于0.2%。

高溫爐溫度范圍

室溫～800℃；

高溫爐密封性能

在連續(xù)充入氮?dú)猓兌?9.9%以上）的條件下，爐內(nèi)氧氣含量應(yīng)能達(dá)到1%以下。

試驗(yàn)力范圍

75N～450N第三節(jié)磨損試驗(yàn)方法66第六十六頁，共81頁。右圖是環(huán)塊型磨損試驗(yàn)機(jī)這種試驗(yàn)機(jī)可測定金屬及非金屬材料（如尼龍、塑料）在滑動(dòng)狀態(tài)下的耐磨性能：環(huán)形試樣安裝在主軸上，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，塊形試樣安裝在夾具上。通常試驗(yàn)后測量環(huán)形試樣的失重和塊狀試樣的磨痕寬度，分別計(jì)算體積磨損以評定試驗(yàn)材料的耐磨性。第三節(jié)磨損試驗(yàn)方法67第六十七頁，共81頁。MHK-500型環(huán)塊磨損試驗(yàn)機(jī)

應(yīng)用領(lǐng)域：材料摩擦磨損性能測試、對比、評定，測試結(jié)果為摩擦系數(shù)及磨損量數(shù)值。技術(shù)指標(biāo)：

1.接觸形式：線接觸

2.磨損方式：純滑動(dòng)磨損

3.加載方式：砝碼、杠桿加載（杠桿比1:10）

4.載荷范圍：10Kg-500Kg

5.主軸轉(zhuǎn)速：100-1440轉(zhuǎn)/分，無級調(diào)速第三節(jié)磨損試驗(yàn)方法68第六十八頁，共81頁。第三節(jié)磨損試驗(yàn)方法M2000型環(huán)塊磨損試驗(yàn)機(jī)69第六十九頁，共81頁。右圖為往復(fù)運(yùn)動(dòng)型試驗(yàn)機(jī)，試樣在靜止平面上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可評定往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)件，如導(dǎo)軌、缸套與活塞環(huán)等摩擦副的耐磨性。第三節(jié)磨損試驗(yàn)方法70第七十頁，共81頁。本機(jī)試驗(yàn)拉鏈橫向及縱向張力作用下，能否承受規(guī)定次數(shù)之往復(fù)拉動(dòng)操作。試驗(yàn)時(shí)本機(jī)以等速帶動(dòng)拉鏈之拉頭，作每分鐘30次之往復(fù)運(yùn)動(dòng)，至規(guī)定之次數(shù)為止。往復(fù)行程：75mm橫向夾緊裝置寬度：25mm縱向夾緊裝置總重：0.28～0.34kgHK-5022拉鏈往復(fù)試驗(yàn)機(jī)第三節(jié)磨損試驗(yàn)方法71第七十一頁，共81頁。右圖是滾子型磨損試驗(yàn)機(jī)：主要用來測定金屬材料在滑動(dòng)摩擦、滾動(dòng)摩擦、滾動(dòng)滑動(dòng)復(fù)合摩擦及間隙摩擦情況下的磨損量，用來比較各種材料的耐磨性能。第三節(jié)磨損試驗(yàn)方法72第七十二頁，共81頁。1、最大負(fù)荷：2000N2、負(fù)荷測量范圍：0～300N，300～2000N

3、下試樣軸轉(zhuǎn)速：400，200轉(zhuǎn)／分4、上試樣軸轉(zhuǎn)速：360，180轉(zhuǎn)／分5、負(fù)荷刻度尺之分度值；0～300N，10N／格，300～2000N，50N／格

6、摩擦力矩測量范圍0～15牛頓.米7、上試樣的軸向最大移動(dòng)距離土4毫米

8、雙速電動(dòng)機(jī)：YD90S-4/2（1）三相，38