1、磨料磨损磨料磨损王勇王勇1 1.磨料磨损磨料磨损定义定义2.产生磨料磨损的情况产生磨料磨损的情况3.磨料磨损过程实质磨料磨损过程实质4.磨料磨损形成磨屑的机理磨料磨损形成磨屑的机理5.磨料磨损磨料磨损分类（分类（按磨损程度按磨损程度）6.影响磨料磨损的因素影响磨料磨损的因素（重点、难点）（重点、难点）2微分方程1.磨料磨损磨料磨损定义定义(1)、硬颗粒或硬的表面突起在摩擦过程中引起硬颗粒或硬的表面突起在摩擦过程中引起固体表面材料脱落的现象，固体表面材料脱落的现象，称为磨料磨损称为磨料磨损。(2)、磨料磨损是最普遍的一种磨损形式，对采磨料磨损是最普遍的一种磨损形式，对采矿、钻探、建筑、运输与农业
2、等机械的有关零矿、钻探、建筑、运输与农业等机械的有关零部件则是主要的磨损形式。部件则是主要的磨损形式。(3)、据统计，工业中磨料磨损造成的损失约占据统计，工业中磨料磨损造成的损失约占总磨损损失的总磨损损失的50%因此，减轻磨料磨损具有头因此，减轻磨料磨损具有头等重要的经济意义。等重要的经济意义。3微分方程2.产生磨料磨损的情况产生磨料磨损的情况(1)零件在磨料介质或含有磨料的介质中工作，这零件在磨料介质或含有磨料的介质中工作，这是主要的磨料磨损领域，是主要的磨料磨损领域，例如犁耙、掘土机铲齿、例如犁耙、掘土机铲齿、钻探机钻头、破碎机与球磨机的衬板等。水轮机叶钻探机钻头、破碎机与球磨机的衬板等。
3、水轮机叶片与船舶螺旋桨受水中泥砂的侵蚀也属于磨料磨损片与船舶螺旋桨受水中泥砂的侵蚀也属于磨料磨损(2)外来硬颗粒在两摩擦表面之间运动所造成的。外来硬颗粒在两摩擦表面之间运动所造成的。外外界磨料可以是空气环境中的尘土，也可以是因其他界磨料可以是空气环境中的尘土，也可以是因其他磨损形式脱落下来的磨屑。磨损形式脱落下来的磨屑。(3)摩擦副中硬表面的粗糙峰对软表面起磨料作摩擦副中硬表面的粗糙峰对软表面起磨料作用。用。4微分方程(4)、第二种情况可称为三体磨料磨损（图第二种情况可称为三体磨料磨损（图3-19 a)，其他两种情况属二体磨损，其他两种情况属二体磨损(图图3-19b).图图3-19 产生产生磨
4、粒磨损的情况磨粒磨损的情况5微分方程磨料磨损过程实质上是磨料磨损过程实质上是在外力作用下表面局部变形在外力作用下表面局部变形与断裂的过程。与断裂的过程。硬颗粒在摩擦表面上受两个力的作硬颗粒在摩擦表面上受两个力的作用，一个是垂直于表面的力，另一个是平行于表面用，一个是垂直于表面的力，另一个是平行于表面的力。垂直力使磨料压入表面，平行力使磨料在金的力。垂直力使磨料压入表面，平行力使磨料在金属表面上做切向运动，引起表面剪切变形、犁皱或属表面上做切向运动，引起表面剪切变形、犁皱或切削。切削。3.磨料磨损过程实质磨料磨损过程实质6微分方程4.磨料磨损形成磨屑的机理磨料磨损形成磨屑的机理(1)、微观切削微
5、观切削(塑性材料塑性材料)磨屑从金属表面的脱落是由于磨料的一次磨屑从金属表面的脱落是由于磨料的一次作用或多次作用的结果，作用或多次作用的结果，有尖锐棱角的磨有尖锐棱角的磨粒粒(包括硬表面的粗糙峰包括硬表面的粗糙峰)被压入表面较深被压入表面较深，若其运动方向和棱角有利于，若其运动方向和棱角有利于像像刀具一样刀具一样切削，切削，则对金属表面产生微观切削作用。则对金属表面产生微观切削作用。7微分方程(2)、疲劳破坏疲劳破坏（塑性材料塑性材料）棱角较圆滑的磨粒压入表面较浅，虽有切向棱角较圆滑的磨粒压入表面较浅，虽有切向相对运动，却不能直接切削成屑而倾向于只相对运动，却不能直接切削成屑而倾向于只把表面犁
6、皱，把表面犁皱，在犁过的地方形成犁沟，沟内在犁过的地方形成犁沟，沟内材料被塑性变形推向沟的两侧，形成堆积隆材料被塑性变形推向沟的两侧，形成堆积隆起。在起。在磨料的多次作用下，隆起的材料反复磨料的多次作用下，隆起的材料反复变形、硬化，最终疲劳断裂形成磨屑。变形、硬化，最终疲劳断裂形成磨屑。8微分方程(3)、脆性剥落脆性剥落(脆性材料或塑性很差的材料脆性材料或塑性很差的材料)对脆性材料或塑性很差的材料，磨屑则是由表对脆性材料或塑性很差的材料，磨屑则是由表面接触区材料的脆裂与剥落而形成的。面接触区材料的脆裂与剥落而形成的。注：注：由于工作情况的多样性，实际中可能由几个由于工作情况的多样性，实际中可能
7、由几个磨屑形成机理构成一磨料磨损过程。磨屑形成机理构成一磨料磨损过程。9微分方程5.磨料磨损磨料磨损分类（分类（按磨损程度按磨损程度）10微分方程6.影响磨料磨损的因素影响磨料磨损的因素（重点、难点）（重点、难点）(1)、材料与磨料的硬度比材料与磨料的硬度比实验表明实验表明任何金属的任何金属的磨料磨损取决于磨料磨损取决于金属金属硬度硬度Hm与磨料硬度与磨料硬度Ha的比值。的比值。(以结构以结构钢磨损为例钢磨损为例)HHam/11微分方程 工程中会遇到各种矿物，每种矿物都具有其特征工程中会遇到各种矿物，每种矿物都具有其特征硬度。图硬度。图3-20示出矿物硬度对不同硬度金属材料的磨示出矿物硬度对不
8、同硬度金属材料的磨损率的关系。大量实验证明。任何金属的磨料磨损取损率的关系。大量实验证明。任何金属的磨料磨损取决于金属硬度决于金属硬度Hm与磨料硬度与磨料硬度Ha的比值。磨损率按相的比值。磨损率按相对硬度可以分为三个区域对硬度可以分为三个区域(以图中结构钢的磨损曲线以图中结构钢的磨损曲线为例为例)基本上，基本上，当当Hm/Ha 0.8时金属的磨损率迅速下降，时金属的磨损率迅速下降，达达Hm/Ha=1.30时磨损率已很小。硬度比再大，对磨损时磨损率已很小。硬度比再大，对磨损率的降低效果已不显著。率的降低效果已不显著。12微分方程(2)、零件材料的物理一机械性能零件材料的物理一机械性能13微分方程
9、图图3-21示出苏联学者在固定磨料上试验的结果。示出苏联学者在固定磨料上试验的结果。磨料是硬度磨料是硬度Ha=22900MPa的刚玉砂布。的刚玉砂布。(1)工业纯金属与退火工业纯金属与退火钢的耐磨性与材料的硬钢的耐磨性与材料的硬度成正比关系度成正比关系(图图3-21 a)(2)经过热处理的钢，其经过热处理的钢，其耐磨性也与硬度成正比耐磨性也与硬度成正比关系。钢中含碳量越高关系。钢中含碳量越高，变化斜率也越大，变化斜率也越大，而，而交点则表示该钢退火状交点则表示该钢退火状态时耐磨性态时耐磨性(图图 3-21 b).主要结论是主要结论是:14微分方程 硬度相同时，钢的耐磨性随含碳量和碳化物生硬度相
10、同时，钢的耐磨性随含碳量和碳化物生成元素含量的增加而提高。成元素含量的增加而提高。在含碳量小于在含碳量小于1%的范的范围内，钢的耐磨性随含碳量的增加而迅速提高，大围内，钢的耐磨性随含碳量的增加而迅速提高，大致在含碳量为致在含碳量为0.8 1%时最佳，含碳量再增加，则时最佳，含碳量再增加，则耐磨性增加不大。这对低应力擦伤性及凿削性磨料耐磨性增加不大。这对低应力擦伤性及凿削性磨料磨损都是适用的。磨损都是适用的。含碳量相同，显微组织不同的耐含碳量相同，显微组织不同的耐磨性也不同，其中以马氏体钢和大块碳化物具有最磨性也不同，其中以马氏体钢和大块碳化物具有最高的耐磨性高的耐磨性(对于受冲击载荷时，则以碳
11、化物细粒对于受冲击载荷时，则以碳化物细粒均匀弥散于基体为最佳均匀弥散于基体为最佳)。对于多相异质材料，材料组织中含有与基体性对于多相异质材料，材料组织中含有与基体性能差别很大的弥散相时，这种材料的耐磨性也不能能差别很大的弥散相时，这种材料的耐磨性也不能单独用基体硬度来表征。单独用基体硬度来表征。钢铁中最常有的碳化物如钢铁中最常有的碳化物如Fe3C和和(Fe,Cr)7C3等的硬度比基体硬度高得多，等的硬度比基体硬度高得多，1975年年Moore发表了这方面的试验结果发表了这方面的试验结果15微分方程根据其他试验与该表结果可得以下几点结论。根据其他试验与该表结果可得以下几点结论。(1)基体和弥散相
12、硬度在决定耐磨性方面都是重要的基体和弥散相硬度在决定耐磨性方面都是重要的。(2)经碳化物强化的材料，其耐磨性对磨料的粒度很敏感经碳化物强化的材料，其耐磨性对磨料的粒度很敏感。表中诸材料对。表中诸材料对40目粒度燧石的相对耐磨性比对目粒度燧石的相对耐磨性比对180目粒目粒度者低得多。度者低得多。16微分方程结论的具体解释：结论的具体解释：(1)基体和弥散相硬度在决定耐磨性方面都是重要的，基体和弥散相硬度在决定耐磨性方面都是重要的，例如含例如含3%C,30%Cr和和6%Mn的铁基表面耐磨堆焊材料对的铁基表面耐磨堆焊材料对180目粒度的燧石有比冷激白口铸铁高很多的耐磨性，目粒度的燧石有比冷激白口铸铁
13、高很多的耐磨性，它们的基体硬度相同，但前者的碳化物，约为磨料硬度它们的基体硬度相同，但前者的碳化物，约为磨料硬度的二倍。的二倍。(2)经碳化物强化的材料，其耐磨性对磨料的粒度很敏经碳化物强化的材料，其耐磨性对磨料的粒度很敏感。感。表中诸材料对表中诸材料对40目粒度燧石的相对耐磨性比对目粒度燧石的相对耐磨性比对180目粒度者低得多。这是因为碳化物颗粒尺寸大到足以阻目粒度者低得多。这是因为碳化物颗粒尺寸大到足以阻碍磨粒压入或当它至少有一个方向的尺分大于磨粒压入碍磨粒压入或当它至少有一个方向的尺分大于磨粒压入深度时，材料的耐磨性大大提高。深度时，材料的耐磨性大大提高。注：物理学定义为物料的粒度或粗细
14、度，一般定义是指筛网在1英寸内的孔数17微分方程3.磨料特性磨料特性 磨料磨损除受磨料的硬度影响外，还受磨磨料磨损除受磨料的硬度影响外，还受磨料的强度、尺寸、尖锐度与数量等的影响。料的强度、尺寸、尖锐度与数量等的影响。一般，磨料磨损随磨料的数量、尺寸和尖一般，磨料磨损随磨料的数量、尺寸和尖锐度的增大而增加。但磨料尺寸达到一定值后锐度的增大而增加。但磨料尺寸达到一定值后，磨损量不再随磨料大小变化，磨损量不再随磨料大小变化18微分方程4.冲击磨料的磨损冲击磨料的磨损 含有硬固体颗粒的流体冲击固体表面，表面受含有硬固体颗粒的流体冲击固体表面，表面受到硬颗粒的破坏，也属磨料磨损到硬颗粒的破坏，也属磨料
15、磨损。磨损率除与被。磨损率除与被磨材料的物理一机械性能及磨料特性有关外，还磨材料的物理一机械性能及磨料特性有关外，还与与颗粒的速度及速度方向与固体表面间的倾角颗粒的速度及速度方向与固体表面间的倾角(冲冲击角击角)有关。有关。19微分方程5.表面粗糙度表面粗糙度 对于软一硬表面组成的摩擦副对于软一硬表面组成的摩擦副(如轴承一轴颈如轴承一轴颈)，硬表面粗糙峰起磨料作用的关键因素是凸峰的硬表面粗糙峰起磨料作用的关键因素是凸峰的尖锐度尖锐度。20微分方程课堂总结：课堂总结：1.磨料磨损磨料磨损定义定义2.产生磨料磨损的情况产生磨料磨损的情况（3种）种）3.磨料磨损过程实质磨料磨损过程实质（外力作用）（
16、外力作用）4.磨料磨损形成磨屑的机理磨料磨损形成磨屑的机理（3种）种）5.磨料磨损磨料磨损分类（分类（3种）种）6.影响磨料磨损的因素影响磨料磨损的因素（重点、难点）（重点、难点）（5种）种）21微分方程p 经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量p Study Constantly,And You Will Know Everything.The More You Know,The More Powerful You Will Be写在最后感谢聆听感谢聆听不足之处请大家批评指导不足之处请大家批评指导Please Criticize And Guide The Shortcomings结束语结束语讲师讲师：XXXXXX XX年年XX月月XX日日
