《工程材料力学性能》期末复习笔记(18)

2021-01-20 18:32

由本人自己,基于机械工业出版社《工程材料力学性能》第2版(束德林主编),针对四川大学材料学院金属材料工程系期末复习整理。

表面产生相对运动时,摩擦表面将受到剪切、犁皱和切削。

4、 冲蚀磨损

冲腐磨损机制:P148

在高速粒子不断冲击下,塑性材料表面逐渐出现短程凹槽和鱼鳞状小凹坑(冲蚀坑),且变形层有微小裂纹。冲蚀坑有较大的唇片隆起,这部分材料在随后的冲击中极易脱落,形成磨屑。

5、 腐蚀磨损

★腐蚀磨损机制:P150

任何存在大气中的机件表面都有一层氧的吸附层。当摩擦副相对运动时,由于表面凹凸不平,在凸起部位单位压力很大,导致塑性变形。塑性变形加速了氧向金属内部扩散,从而形成氧化膜。由于形成的氧化膜强度低,在摩擦副相对作用下被摩擦副凸起一方所剥落,露出新表面,再次发生氧化,然后再被磨去,如此往复不断。

6、 微动磨损:接触表面之间因存在小振幅相对振动或往复运动而产生的磨损称为微动磨损。

★微动磨损机制:P151

微动磨损是一种复合磨损,兼有粘着磨损、氧化磨损、磨粒磨损的作用。其过程有三个阶段:

第一阶段产生凸起塑性变形,并由此形成表面裂纹并扩展,或去除表面污物形成粘着和粘着点断裂;

第二阶段通过疲劳破坏或粘着点断裂形成磨屑,磨屑形成后随即被氧化;

第三阶段为磨粒磨损阶段,磨粒磨损反过来也加速第一阶段,如此循环便形成微动磨损。

三、磨损试验方法P152

磨损试验机

磨损试验结果分散性很大,一般需要4-5对摩擦副数据分散度大的还需要酌情增加。

同一材料当用不同方法进行磨损试验时,结果往往不同。

磨损试验结束后,通常用称量法或测长法确定磨损量。

Q:在什么条件下发生微动磨损?如何减少微动磨损?

答案:微动磨损通常发生在一对紧配合的零件,在载荷和一定的振动频率作用下,较长时间后会产生松动,这种松动只是微米级的相对滑动,而微小的相对滑动导致了接触金属间的粘着,随后是粘看点的剪切,粘着物脱落。在大气环境下这些脱落物被氧化成氧化物磨屑,由于两摩擦表面的紧密配合,磨屑不易排出,这些磨屑起着磨料的作用,加速了微动磨损的过程。滚压、喷九和表面化学热处理都可因为表层产生压应力,能有效地减少微动磨损。

四、金属接触疲劳

1、疲劳磨损(接触疲劳):两接触材料作滚动或滚动加滑动摩擦时,交变接触压应力长期作用使材料表面疲劳损伤,局部区域出现小片或小块状材料剥落,而使材料磨损的现象。

宏观特征:接触表面上有出现许多小针状或痘状凹坑,有时贝坑很深,呈贝壳状。

2、★疲劳磨损机制:P156

接触疲劳破坏分类分析:

(1) 麻点剥落(点蚀)

机理:滚动接触过程中,由于表面最大综合切应力反复作用,在表层局部区域产生塑性变形,同时伴随形变强化。损伤逐步积累,直到表面最大综合切应力超过材料的抗剪强度时,产生裂纹。润滑油不断进入裂纹,挤压裂纹,裂纹扩展。裂纹扩展到一定程度后,由于尖端应力集中,产生二次裂纹。二次裂纹与初始裂纹垂直,其中也有润滑油并不断扩展,直至脱落,形成凹坑。

(2) 浅层剥落

机理:在亚表层处,切应力最大,塑性变形最激烈。在接触应力反复作用下,塑性变形反复进行,造成局部弱化,遂在该处非金属夹杂物附近形成裂纹,并平行于非金属夹杂物扩展。然后在滚动和摩擦力作用下产生与表面呈一定倾角的二次裂纹,二次裂纹扩展到表面,另一端形成悬臂梁,反复弯曲发生弯断,形成浅层剥落。

(3) 深层剥落(表面压碎)。P156

机理:常在表面硬化机件的过渡区内产生,该处切应力不大,但是因为过渡区是弱区,切应力可能高于材料强度在该处产生裂纹,然后再垂直于表面扩展,从而形成浅层剥落。

3.接触疲劳试验方法


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