1磨損的特性
磨損，是物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的物質(zhì)不斷損失或產(chǎn)生殘余變形的過程。
人們習(xí)慣于將磨損分為以下幾個(gè)主要類型:
I.磨料磨損因物料或硬突起物與材料表面相互作用使材料產(chǎn)生遷移的磨損。
I)鑿削磨料磨損(通常有較嚴(yán)重的沖擊作用，例如顆式破碎機(jī)7板的磨損)。耐磨鋼板
2)研磨磨料磨損(又稱高應(yīng)力碾碎磨料磨損，例如球磨機(jī)磨球和襯板的磨損、中速磨輥和磨盤的磨損)。
3)刮傷磨料磨損(又稱低應(yīng)力磨料磨損，或稱沖蝕或沖刷，例如渣漿泵葉輪和泵殼的磨損、管道的磨損)。
2.腐蝕磨損伴隨有化學(xué)及電化學(xué)反應(yīng)的磨損。
3.粘著磨損因粘著作用使材料由一表面轉(zhuǎn)移到另一表面的磨損。
4.疲勞磨損因循環(huán)交變應(yīng)力引起疲勞使材料脫落的磨損。 在生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的磨損，往往是幾種磨損類型同時(shí)存在且相互影響，但是總有一種磨損類型及磨損機(jī)制起主導(dǎo)作用。因此在分析耐磨鋼件的磨損及耐磨鑄鋼選材時(shí)，首先要搞清具體的工況條件及起主要作用的磨損類型和磨損機(jī)制。耐磨鋼應(yīng)用時(shí)常見的主要磨損類型是磨料磨損和腐蝕磨損。
2.1.2磨料磨損機(jī)制
磨料磨損機(jī)制常被分為切削機(jī)制、裂紋擴(kuò)展機(jī)制和塑變磨損機(jī)制，也有人將之簡(jiǎn)單分為切削機(jī)制和疲勞剝落機(jī)制。
磨損機(jī)制用來(lái)表征和說明材料的磨損過程，即磨損的產(chǎn)物—磨屑是怎樣形成的?；趯?duì)磨損表面的觀測(cè)，通常認(rèn)為磨料磨損是在外力作用下磨料以一定角度與材料表面接觸，此作用力可分解成垂直于材料表面的分力和平行于材料表面的分力，垂直分力使磨料壓入材料表面，平行分力則使壓人表面的磨粒作切向運(yùn)動(dòng)，在材料表面產(chǎn)生擦傷或顯微切削作用，結(jié)果在材料表面留下磨痕。當(dāng)材料具有一定塑性時(shí)，壓入的磨料可分為兩類:一類是其運(yùn)動(dòng)方向和棱角較有利于切削時(shí)，將對(duì)金屬表面產(chǎn)生顯微切削作用，另一類是壓人深度較淺的圓滑磨料，可能只在表面造成塑性變形而產(chǎn)生擦傷或材料擠壓推移，而中間形成“犁溝”，兩側(cè)堆積隆起。當(dāng)材料為脆性材料時(shí)，傾向于形成壓碎磨損，犁溝為鋸齒狀。
1977第一屆國(guó)際材料磨損會(huì)議上，劍橋大學(xué)的D. Tabor教授的特邀報(bào)告中寫道“若硬的粒子或硬的粗糙表面切削或磨損與其相摩擦的材料表面時(shí)，發(fā)生磨粒磨損。磨粒磨損類似于顯微切削，且磨損率相當(dāng)高。若磨粒不比被磨表面硬時(shí)，也發(fā)生磨損，但速度很低”。由此可見，材料的磨料磨損與磨料特性等相關(guān)。在研究磨料磨損時(shí)，要結(jié)合工況條件，研究磨料與材料之間的相互作用，應(yīng)力分布規(guī)律，
2 .I .2 .1 根據(jù)組織因素等有關(guān)的問題
磨料磨損切削機(jī)制
Rabinowicz簡(jiǎn)化模型，圓錐形磨料在載荷作用下滑動(dòng)距離S后，可得:
F=Hm·7ru2
磨溝截面積為:AR=。't二“2. tang
一，一，、，，，。。F·5·tang
磨狽閱IT/", 1-73:v二HR'。=一A' Hm
從而說明，磨損體積與載荷F成正比，與滑動(dòng)距離成正比，而與材料硬度Hm 成反比。這個(gè)簡(jiǎn)化模型解釋了磨損中基本問題，但沒有考慮溝槽體積只是一部分形成磨損，而大部分發(fā)生塑性變形，排向兩邊和前沿，所以磨損體積應(yīng)該乘上一個(gè)系數(shù)。另一問題是沒有考慮沖角對(duì)磨損的影響，當(dāng)磨料對(duì)基體產(chǎn)生切削時(shí)，能否形成切屑與沖角有關(guān)，當(dāng)沖角a超過臨界沖角a。時(shí)才能產(chǎn)生切屑，否則，只能產(chǎn)生塑變溝槽，將金屬排向兩邊和前緣，而不能形成切屑。
大量的現(xiàn)場(chǎng)觀察和實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，磨料磨損不僅與材料硬度相關(guān)，更重要的是與磨料與材料的硬度比(Ha' Hm)關(guān)系密切，材料的磨損體積和相對(duì)耐磨性與磨料硬度的關(guān)系可分為三個(gè)區(qū):
區(qū)域m—高磨損區(qū)，Hm< 0.8Hao
Richardson則認(rèn)為金屬經(jīng)磨損后表面硬度要提高，決定金屬耐磨性的是經(jīng)磨損后的材料表面硬度Ho，而不是磨損前的原始硬度HMO
Zum Gahr等經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，提出了fab因子理論(見圖2一la)，該理論認(rèn)為塑性材料的磨損是犁溝和切削的綜合作用結(jié)果，其相對(duì)量可用下式表示:
lab Ag一(Al+A2) Ag =I一 Al+A2 AR 式中fab—塑變因子; A 1,A2—擠壓相對(duì)面凸出部分面積; Ag—擠壓相對(duì)面凹下部位面積。
當(dāng)式中l(wèi)ab因子為零時(shí)，就出現(xiàn)犁溝，當(dāng)lab因子為1時(shí)，則出現(xiàn)切削。此時(shí)線性磨損率為:
，，，，。二，F(xiàn) w 1b=甲’Jab萬(wàn)式中W /S—單位長(zhǎng)度的磨損量;
S—磨損距離;
巾—磨料形狀因子;
從式中可知，被磨材料的磨損量隨著形狀因子45的增大而增大，并且磨料越尖，形狀因子越大;磨損量隨著外部壓力增大而增加，隨著被磨材料的硬度增加而減少。公式中l(wèi)ab因子是材料表面實(shí)際變形能力的函數(shù)，也是材料強(qiáng)度的函數(shù)。fab因子隨著材料變形能力增加而減小。因?yàn)椴牧献冃文芰υ綇?qiáng)，越容易在型溝兩側(cè)產(chǎn)生塑性變形。對(duì)于確定的工況條件，材料高的耐磨性將通過小的fab 值和高的材料硬度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖2一lb計(jì)算材料耐磨性與硬度及l(fā)ab因子關(guān)系 A D2 FN一tan(f0.2 A a“專 lab二魚.a0.2. 兀丁tim cosp.sina+ tang w一’一(V-s)一‘__ 60.2f .b 了碑 ·。(a一Q) FN·。月·sina
式中，r tim為磨損表層的極限抗剪強(qiáng)度，60.2為屈服強(qiáng)度，a, 8如圖所示，R為摩擦角，S為磨?；瑒?dòng)距離，V,,,為磨損量，w一‘為材料的耐磨性，對(duì)于給定的工況條件，。、Q" FN為常數(shù)，a0.2可用H代替，則上式可改寫為W-‘二K " 從而說明材料的耐磨性正比于材料的H/fab0
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