工程材料力學(xué)性能第七章課件

第七章金屬磨損和接觸疲勞第一節(jié)磨損概念第二節(jié)磨損模型第三節(jié)磨損試驗方法第四節(jié)金屬接觸疲勞第七章金屬磨損和接觸疲勞第一節(jié)磨損概念1第一節(jié)磨損概念一.定義機(jī)件表面接觸并作相對運動時，表面逐漸有微小顆粒分離出來形成磨屑，使表面材料逐漸流失、造成表面損傷的現(xiàn)象稱為磨損。

力學(xué)作用+物理作用+化學(xué)作用二.分類按磨損機(jī)理分為：粘著磨損、磨粒磨損、沖蝕磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損。第一節(jié)磨損概念一.定義2三.磨損過程三個階段：（1）跑合階段（2）穩(wěn)定磨損階段（3）劇烈磨損階段三.磨損過程3四.耐磨性耐磨性是材料抵抗磨損的性能，通常用磨損量來表示材料的耐磨性。磨損量越小，耐磨性越高。磨損量的表示：線磨損－用試樣摩擦表面法線方向的尺寸減小表示；體積或質(zhì)量磨損－用試樣體積或質(zhì)量損失表示；比磨損量－單位摩擦距離、單位壓力下的磨損量。相對耐磨性四.耐磨性4第二節(jié)磨損模型一、粘著磨損在滑動摩擦條件下，當(dāng)摩擦副相對滑動速度較小時發(fā)生的。二、磨粒磨損當(dāng)摩擦副一方表面存在堅硬的細(xì)微突起，或者在接觸面之間存在硬質(zhì)粒子時所產(chǎn)生的一種磨損。第二節(jié)磨損模型一、粘著磨損5一.粘著磨損

粘著磨損過程：粘著→剪斷→轉(zhuǎn)移→再粘著判斷粘著摩擦的重要特征：摩擦副一方金屬表面常粘附一層很薄的轉(zhuǎn)移膜，并伴有化學(xué)成分變化。一.粘著磨損

粘著磨損過程：粘著→剪斷→轉(zhuǎn)移→再粘著6粘著磨損的影響因素？粘著磨損的影響因素？7改善粘著磨損耐磨性的措施1.注意摩擦副配對材料的選擇——基本原則2.采用表面化學(xué)熱處理改變材料表面狀態(tài)3.控制摩擦滑動速度和接觸應(yīng)力改善粘著磨損耐磨性的措施1.注意摩擦副配對材料的選擇8二.磨粒磨損兩體磨粒磨損三體磨粒磨損根據(jù)磨粒所受應(yīng)力大小不同，分為：鑿削式磨粒磨損、高應(yīng)力碾碎性磨粒磨損和低應(yīng)力擦傷性磨粒磨損。二.磨粒磨損兩體磨粒磨損9分類特征舉例鑿削式磨粒磨損從材料表面上鑿削下大顆粒金屬，摩擦面有較深溝槽挖掘機(jī)斗齒破碎機(jī)腭板表面高應(yīng)力碾碎性磨粒磨損磨粒與摩擦面接觸處最大壓應(yīng)力超過磨粒的破壞強度，金屬被拉傷，韌性金屬產(chǎn)生塑性變形或疲勞，脆性金屬形成碎裂或剝落球磨機(jī)襯板與鋼球、軋碎機(jī)滾筒等機(jī)件表面低應(yīng)力擦傷性磨粒磨損應(yīng)力不超過磨粒破壞強度，摩擦表面僅產(chǎn)生輕微擦傷犁鏵、運輸槽板表面分類特征舉例鑿削式磨粒磨損從材料表面上鑿削下大顆粒金屬，摩擦10磨粒磨損的形貌特征摩擦面上有明顯犁皺形成的溝槽磨粒磨損的形貌特征摩擦面上有明顯犁11磨粒磨損的影響因素一.材料硬度機(jī)件抵抗磨粒磨損的能力與材料硬度成正比。a.純金屬與未經(jīng)熱處理的鋼，磨粒磨損耐磨性與它們的自然硬度成正比，直線通過原點。b.經(jīng)過熱處理的鋼，其耐磨性也與硬度呈線性關(guān)系，斜率比純金屬小。磨粒磨損的影響因素一.材料硬度12二.斷裂韌度Ⅰ區(qū)磨損受斷裂過程控制，耐磨性隨斷裂韌度提高而增加；Ⅱ區(qū)當(dāng)硬度與斷裂韌度配合最佳時，耐磨性最高；Ⅲ區(qū)磨損受塑性變形控制，耐磨性隨硬度降低而下降。二.斷裂韌度13三.顯微組織耐磨性：馬氏體最好，鐵素體最差下貝氏體>回火馬氏體（相同硬度）球墨鑄鐵基體為馬氏體與回火馬氏體，耐磨性最好。四.晶粒尺寸細(xì)化晶粒可提高耐磨性三.顯微組織14五.碳化物軟基體碳化物數(shù)量↑，彌散度↑則耐磨性↑硬基體中碳化物損害材料耐磨性。六.加工硬化低應(yīng)力擦傷性磨粒磨損時，對耐磨性無影響；高應(yīng)力碾碎性磨粒磨損時，提高耐磨性。工程材料力學(xué)性能第七章課件15改善粘著磨損耐磨性的措施

？改善粘著磨損耐磨性的措施？16第三節(jié)磨損試驗方法銷盤型試驗機(jī)環(huán)塊型磨損試驗機(jī)往復(fù)運動型試驗機(jī)滾子型磨損試驗機(jī)磨損試驗結(jié)果分散性大第三節(jié)磨損試驗方法銷盤型試驗機(jī)磨損試驗結(jié)果分散性大17第四節(jié)金屬接觸疲勞一.接觸疲勞現(xiàn)象二.接觸疲勞破壞機(jī)理三.影響接觸疲勞壽命的因素第四節(jié)金屬接觸疲勞一.接觸疲勞現(xiàn)象18一.接觸疲勞現(xiàn)象1.定義機(jī)件兩接觸面做滾動或滾動加滑動摩擦?xí)r，在交變接觸應(yīng)力長期作用下，材料表面因疲勞損傷，導(dǎo)致局部區(qū)域產(chǎn)生小片或小塊狀金屬剝落而使材料流失的現(xiàn)象，又稱表面疲勞磨損或疲勞磨損。2.分類根據(jù)剝落裂紋起始位置及形態(tài)不同，接觸疲勞破壞分為麻點剝落、淺層剝落和深層剝落。一.接觸疲勞現(xiàn)象1.定義193.宏觀形態(tài)特征在接觸表面上出現(xiàn)許多小針狀或痘狀凹坑，有時凹坑很深，呈貝殼狀，有疲勞裂紋擴(kuò)展線痕跡。3.宏觀形態(tài)特征20二.接觸疲勞破壞機(jī)理一.麻點剝落切應(yīng)力反復(fù)作用損傷累積形成裂紋擴(kuò)展產(chǎn)生二次裂紋二次裂紋擴(kuò)展凹坑二.接觸疲勞破壞機(jī)理一.麻點剝落21二.淺層剝落在0.5b附近形成塑性變形區(qū)形成裂紋裂紋擴(kuò)展剝落二.淺層剝落22三.深層剝落在過渡區(qū)產(chǎn)生裂紋平行于表面擴(kuò)展垂直于表面擴(kuò)展深剝落坑三.深層剝落23三.影響接觸疲勞壽命的因素一、內(nèi)部因素（1）非金屬夾雜物（2）熱處理組織狀態(tài)（3）表面硬度與心部硬度（4）表面硬化層深度（5）殘余內(nèi)應(yīng)力二、外部因素（1）表面粗糙度與接觸精度（2）硬度匹配如何提高軸承鋼以及滲碳齒輪的接觸疲勞壽命？三.影響接觸疲勞壽命的因素一、內(nèi)部因素二、外部因素如何提高軸24作業(yè)一、P160思考題與習(xí)題1.（1）（7）二、提高材料耐磨性的措施有哪些？作業(yè)一、P160思考題與習(xí)題1.（1）（7）25第七章金屬磨損和接觸疲勞第一節(jié)磨損概念第二節(jié)磨損模型第三節(jié)磨損試驗方法第四節(jié)金屬接觸疲勞第七章金屬磨損和接觸疲勞第一節(jié)磨損概念26第一節(jié)磨損概念一.定義機(jī)件表面接觸并作相對運動時，表面逐漸有微小顆粒分離出來形成磨屑，使表面材料逐漸流失、造成表面損傷的現(xiàn)象稱為磨損。

力學(xué)作用+物理作用+化學(xué)作用二.分類按磨損機(jī)理分為：粘著磨損、磨粒磨損、沖蝕磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損。第一節(jié)磨損概念一.定義27三.磨損過程三個階段：（1）跑合階段（2）穩(wěn)定磨損階段（3）劇烈磨損階段三.磨損過程28四.耐磨性耐磨性是材料抵抗磨損的性能，通常用磨損量來表示材料的耐磨性。磨損量越小，耐磨性越高。磨損量的表示：線磨損－用試樣摩擦表面法線方向的尺寸減小表示；體積或質(zhì)量磨損－用試樣體積或質(zhì)量損失表示；比磨損量－單位摩擦距離、單位壓力下的磨損量。相對耐磨性四.耐磨性29第二節(jié)磨損模型一、粘著磨損在滑動摩擦條件下，當(dāng)摩擦副相對滑動速度較小時發(fā)生的。二、磨粒磨損當(dāng)摩擦副一方表面存在堅硬的細(xì)微突起，或者在接觸面之間存在硬質(zhì)粒子時所產(chǎn)生的一種磨損。第二節(jié)磨損模型一、粘著磨損30一.粘著磨損

粘著磨損過程：粘著→剪斷→轉(zhuǎn)移→再粘著判斷粘著摩擦的重要特征：摩擦副一方金屬表面常粘附一層很薄的轉(zhuǎn)移膜，并伴有化學(xué)成分變化。一.粘著磨損

粘著磨損過程：粘著→剪斷→轉(zhuǎn)移→再粘著31粘著磨損的影響因素？粘著磨損的影響因素？32改善粘著磨損耐磨性的措施1.注意摩擦副配對材料的選擇——基本原則2.采用表面化學(xué)熱處理改變材料表面狀態(tài)3.控制摩擦滑動速度和接觸應(yīng)力改善粘著磨損耐磨性的措施1.注意摩擦副配對材料的選擇33二.磨粒磨損兩體磨粒磨損三體磨粒磨損根據(jù)磨粒所受應(yīng)力大小不同，分為：鑿削式磨粒磨損、高應(yīng)力碾碎性磨粒磨損和低應(yīng)力擦傷性磨粒磨損。二.磨粒磨損兩體磨粒磨損34分類特征舉例鑿削式磨粒磨損從材料表面上鑿削下大顆粒金屬，摩擦面有較深溝槽挖掘機(jī)斗齒破碎機(jī)腭板表面高應(yīng)力碾碎性磨粒磨損磨粒與摩擦面接觸處最大壓應(yīng)力超過磨粒的破壞強度，金屬被拉傷，韌性金屬產(chǎn)生塑性變形或疲勞，脆性金屬形成碎裂或剝落球磨機(jī)襯板與鋼球、軋碎機(jī)滾筒等機(jī)件表面低應(yīng)力擦傷性磨粒磨損應(yīng)力不超過磨粒破壞強度，摩擦表面僅產(chǎn)生輕微擦傷犁鏵、運輸槽板表面分類特征舉例鑿削式磨粒磨損從材料表面上鑿削下大顆粒金屬，摩擦35磨粒磨損的形貌特征摩擦面上有明顯犁皺形成的溝槽磨粒磨損的形貌特征摩擦面上有明顯犁36磨粒磨損的影響因素一.材料硬度機(jī)件抵抗磨粒磨損的能力與材料硬度成正比。a.純金屬與未經(jīng)熱處理的鋼，磨粒磨損耐磨性與它們的自然硬度成正比，直線通過原點。b.經(jīng)過熱處理的鋼，其耐磨性也與硬度呈線性關(guān)系，斜率比純金屬小。磨粒磨損的影響因素一.材料硬度37二.斷裂韌度Ⅰ區(qū)磨損受斷裂過程控制，耐磨性隨斷裂韌度提高而增加；Ⅱ區(qū)當(dāng)硬度與斷裂韌度配合最佳時，耐磨性最高；Ⅲ區(qū)磨損受塑性變形控制，耐磨性隨硬度降低而下降。二.斷裂韌度38三.顯微組織耐磨性：馬氏體最好，鐵素體最差下貝氏體>回火馬氏體（相同硬度）球墨鑄鐵基體為馬氏體與回火馬氏體，耐磨性最好。四.晶粒尺寸細(xì)化晶?？商岣吣湍バ匀?顯微組織39五.碳化物軟基體碳化物數(shù)量↑，彌散度↑則耐磨性↑硬基體中碳化物損害材料耐磨性。六.加工硬化低應(yīng)力擦傷性磨粒磨損時，對耐磨性無影響；高應(yīng)力碾碎性磨粒磨損時，提高耐磨性。工程材料力學(xué)性能第七章課件40改善粘著磨損耐磨性的措施

？改善粘著磨損耐磨性的措施？41第三節(jié)磨損試驗方法銷盤型試驗機(jī)環(huán)塊型磨損試驗機(jī)往復(fù)運動型試驗機(jī)滾子型磨損試驗機(jī)磨損試驗結(jié)果分散性大第三節(jié)磨損試驗方法銷盤型試驗機(jī)磨損試驗結(jié)果分散性大42第四節(jié)金屬接觸疲勞一.接觸疲勞現(xiàn)象二.接觸疲勞破壞機(jī)理三.影響接觸疲勞壽命的因素第四節(jié)金屬接觸疲勞一.接觸疲勞現(xiàn)象43一.接觸疲勞現(xiàn)象1.定義機(jī)件兩接觸面做滾動或滾動加滑動摩擦?xí)r，在交變接觸應(yīng)力長期作用下，材料表面因疲勞損傷，導(dǎo)致局部區(qū)域產(chǎn)生小片或小塊狀金屬剝落而使材料流失的現(xiàn)象，又稱表面疲勞磨損或疲勞磨損。2.分類根據(jù)剝落裂紋起始位置及形態(tài)不同，接觸疲勞破壞分為麻點剝落、淺層剝落和深層剝落。一.接觸疲勞現(xiàn)象1.定義443.宏觀形態(tài)特征在接觸表面上出現(xiàn)許多小針狀或痘狀凹坑，有時凹坑很深，呈貝殼狀，有疲勞裂紋擴(kuò)展線痕跡。3.宏觀形態(tài)特征45二.接觸疲勞破壞機(jī)理一.麻點剝落切應(yīng)力反復(fù)作用損傷累積形成裂紋擴(kuò)展產(chǎn)生二次裂紋二次裂紋擴(kuò)展凹坑二.接觸疲勞破壞機(jī)理一.麻點剝落46二.淺層剝落在0.5b附近形成塑性變形區(qū)形成裂紋裂紋擴(kuò)展剝落二.淺層剝落47三.深層剝落在過渡區(qū)產(chǎn)生裂紋平行于表面擴(kuò)展垂直于表面擴(kuò)展深剝落坑