表面科学与工程表面中影响粘着磨损的主要因素.doc

表面科学与工程表面中影响粘着磨损的主要因素
2010-04-2917:11:56
影响粘着磨损的因素多而复杂，概括起来有两个方面，即摩擦副的工作条件和摩擦副的材料特性。可认为前者是外部因素，后者是内部因素。1、润滑状态的影响润滑状态对粘着磨损的影响很大，这是由于润滑膜或表面膜可以有效地防止摩擦表面的直接接触和产生黏结点。因此，在润滑油中加入能提高油膜强度和润滑能力的油性和极压添加剂，能显著提高抗粘着磨损能力。2、载荷、滑动速度和温度的影响载荷和速度是摩擦副的工作参数，许多研究者发现，当单独考察它们的影响规律时，金属材料摩擦副一般都有一个临界载荷或临界速度。在临界值以下，磨损率很小，属于轻微磨损；大于临界值以后，磨损率急剧升高，产生严重磨损。几乎所有的研究者都认为，载荷和滑动速度的影响与摩擦表面的温升密切相关。随着载荷和滑动速度不断增加，摩擦界面的温度不断升高。在摩擦磨损过程中，金属材料表面及表层将发生一系列的成分、组织结构和性能变化，如加工硬化、产生“白层”组织或二次淬火、形成牢固的氧化膜等都能提高材料的抗粘着磨损性能；反之材料的软化、甚至熔化等都将使磨损率提高。因此，对于实际的摩擦副必须同时考虑载荷P和滑动速度v的影响。因而有人用Pv值与磨损率的关系来表示材料的磨损规律。也有人用载荷P-滑动速度v-磨损率W的三维立体图来表示材料的磨损特性。表面温度对摩擦表面的相互作用和润滑状态影响很大。当表面温度达到临界值时，边界润滑膜破坏，粘着磨损加剧，导致摩擦系数急剧增大。3、摩擦副材料的影响（1）金属互溶性的影响相同金属或互溶性大（晶格类型、晶格常数、电子密度及电化学性能等相同或相近）的金属摩擦副，具有较强的粘着倾向，因而抗粘着磨损能力低。（2）金属晶体结构的影响密排六方晶体结构的金属一般比面心立方晶体的金属抗粘着性能好，这是由于面心立方滑移系数大的缘故。钴在400℃时，摩擦系数和磨损率急剧增大，这是由于钴由密排六方转变为面心立方晶体结构的缘故。（3）金属组织的影响一般认为，多相组织的金属比单相金属的抗粘着性能好，金属化合物比单相固溶体的抗粘着性能好，金属与非金属组成的摩擦副比金属与金属摩擦副抗粘着性能好，脆性材料比塑性材料抗粘着性能好。这是由于塑性材料粘着结点的破坏常发生在离表面较深处，磨屑较大，而脆性材料粘着结点的破坏处离表面较浅，主要是剥落，磨屑呈细片状。在工业生产中常采用各种表面技术来提高金属摩擦副的抗粘着性能。一类是表面强化或硬化处理（如表面淬火、化学热处理、电镀、喷涂及各种涂层等），另一类是表面润滑处理（如渗硫、磷化、表面软金属涂层等）。
影响表面磨损的因素(1)硬度金属材料的耐磨性可以由材料的硬度来衡量。这主要是因为材料的硬度反映了材料表面抵抗磨损的性能。因此，导致材料硬度提高的金属组织，一般也能提高材料的耐磨性。但是由于材料的成分和组织有差别，材料可能不适应某一种特定的磨损条件，硬度大小不能成为比较材料耐磨性的充分基础。(2)晶体结构和晶体的互溶性密排六方点阵金属材料，即使摩擦面在非常干净的情况下，其摩擦系数仍为0．2-O．4，磨损率也较低。钴就属于这种典型的材料，因此钴可以作为硬度高的耐磨合金的重要组成元素。冶金上互溶性较差的一对金属摩擦副可以获得较低的摩擦系数和磨损率。如与钢形成一对摩擦副的材料在铁中的溶解度很小，或者这种材料是一种金属间化合物，则这对摩擦副表面的耐磨性就较好。(3)温度温度主要是通过对硬度、晶体结构的转变、互溶性以及增加氧化速率的影响来改变金属材料的耐磨性。金属的硬度通常随温度的上升而下降，所以温度升高，磨损率增加。有些摩擦零件(如高温轴承)就要求采用热硬性高的材料。材料中应含有钴、铬、钨和钼等合金元素。摩擦副的互溶性可以看作是温度的函数。如果温度上升，则材料易于互溶，影响材料的磨损率。此外，温度的升高对增加氧化速率起着促进作用，而且对生成氧化物的种类有显著的影响，所以对摩擦和金属的磨损性能也有重要作用。