1、机械零件的磨损,机械零件的磨损是零件失效的主要模式。,研究磨损的意义：,1、一般机械设备中约有80%的零件失效报废是由磨损引起。,2、磨损引起零件失效导致的损失较大，美国每年损失1000亿美元，直接材料损失200亿。,3、磨损影响设备效率，降低设备工作可靠性，导致设备提前报废。,4、研究磨损机理，可以掌握其特点，为制定合理的维修策略和计划提供依据，为提高设备寿命服务。,运动副摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损。磨损会逐渐改变零件尺寸和摩擦表面形状。零件抗磨损的能力称为耐磨性。,磨损,间隙、,精度、,效率、,振动、,冲击、,噪音,一、零件磨损的一般规律,磨损特性曲线,磨合阶段,稳定磨损阶段,急剧
2、磨损阶段,磨损的主要类型 ：,1）磨料磨损,由于一个表面硬的凸起部分和另一表面接触，或者在两个摩擦表面之间存在着硬的颗粒，或者这个颗粒嵌入两个摩擦面的一个面里，在发生相对运动后，使两个表面中某一个面的材料发生位移而造成的磨损称为磨料磨损。在农业、冶金、矿山、建筑、工程和运输等机械中许多零件和泥沙、矿物、铁屑、灰渣等直接摩擦，都会发生不同形式的磨料磨损。剧统计，因磨料磨损而造成的损失，占整个工业范围内磨损损失的50%左右。,2）胶合磨损 (粘着磨损),加工后的零件表面总有一定的粗糙度。摩擦表面受载时，实际上只有部分峰顶接触，接触处压强很高，能使材料产生塑性流动。若接触处发生粘着，滑动时会使接触表
3、面材料由一个表面转移到另一个表面，这种现象称为粘着磨损(胶合磨损)。所谓材料转移是指接触表面擦伤和撕脱，严重时摩擦表面能相互咬死。,影响胶合磨损的因素:摩擦副接触表面成分与组织摩擦副表面状态,局部粘着（冷焊）,粘着处被撕掉,金属表面被划伤或者金属屑粒脱落,局部接触,接触面积小应力大,润滑油膜、氧化膜被挤破,3）疲劳磨损(疲劳点蚀),在滚动或兼有滑动和滚动的高副中，如凸轮、齿轮等，受载时材料表层有很大的接触应力。当载荷重复作用时，常会出现表层金属呈小片状剥落，而在零件表面形成小坑，这种现象称为疲劳磨损或疲劳点蚀。,影响疲劳磨损的因素:材质接触表面质量其它因素(应力、间隙、润滑等）,4） 腐蚀磨损
4、,在摩擦过程中，与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损，称为腐蚀磨损,化学腐蚀 电化学腐蚀,全世界每年因腐蚀而报废的钢材与设备相当于年产量的30%。,化学腐蚀过程中不产生腐蚀电流，如金属在高温氧化性气氛中、在干燥空气中、在石油及酒精中的腐蚀都属于化学腐蚀。 电化学腐蚀过程中会产生腐蚀电流，如金属在潮湿空气、海水、或电解质溶液中的腐蚀都是电化学腐蚀。,高温氧化腐蚀 电化学腐蚀 应力腐蚀,一、高温氧化腐蚀,除Au（金）、Pt外，金属中在空气中都会发生氧化，高温会加速氧化过程。 腐蚀会导致零件有效截面积减小，承载能力降低。 在高温含氧气氛中工作的零件的抗高温氧化能力是一项重要指标。,氧化过程（三个
5、步骤）,金属失去电子成为金属离子,氧原子吸收电子成为氧离,金属离子和氧离子结合为金属氧化物,氧化膜形成后，将金属基体与氧隔开，金属要继续氧化必须：,金属离子及电子（由内向外）穿过氧化膜 氧原子或离子（由外向内）穿过氧化膜,氧化膜层阻止原子、离子及电子穿过氧化膜的能力，决定了材料的抗氧化性能。,Al2O3、 Cr2O3 、SiO2等氧化膜的熔点高，致密，阻力大； FeO 、Cu2O等氧化膜的熔点低，疏松，阻力小；,在钢中加入Al、 Cr（铬）、Si等元素，因其与氧的亲和力比Fe大，故可优先形成氧化物，从而阻Fe的氧化。,二、电化学腐蚀,不同金属或同一金属的不同部分存在电极电位差； 相互接触； 有
6、电介质溶液。,产生条件,阳极：失去电子发生氧化反应 （被腐蚀）,电化学腐蚀的过程,阴极：得到电子发生还原反应,MM n+ ne,析氢反应（电解质中H+高时）,吸氧反应（电解质中O2高时）,腐蚀原电池,在锌壳上的阳极反应,在碳棒上的阴极反应,ZnZn2+2e,2H+2e H2,结果：Zn被离子化（腐蚀）。,F基球墨铸铁在HCl中的电化学腐蚀,F基体的电极电位比G低，故为阳极，被腐蚀；而在阴极G上析出H2气体。,HCl水溶液,三、改善零件耐蚀性的措施,对于化学腐蚀，常采用以下方式：选择抗氧化材料如耐热钢、高温合金、陶瓷材料等；零件表面涂层。对于电化学腐蚀：选择耐腐蚀材料；表面涂层；电化学保护；加缓蚀剂,
