磨损的快慢程度)为:
第三章磨损及磨损理论
(2)
由(1)和(2)式，可得：
(3)
式(3)是假设了各个微凸体在接触时均产生一个磨粒而导出。
如果考虑到微凸体相互产生磨粒的概率数K和滑动距离L，
则接触表面的粘着磨损量表达式为：
(4)
由于对于弹性材料σs≈H/3，H为布氏硬度值，则式(4)可
变为：
式中K为粘着磨损系数
第三章 磨损及磨损理论
第三章磨损及磨损理论
一、概述
1、磨损定义： 相互接触的物体在相对运动中，表层材料不
断损失、转移或产生残余变形的现象称为磨损， 它是伴随着摩擦而产生的必然结果。 ➢ 有些磨损是有益的，如“研磨”，可使零件表 面粗糙度减小，使刀刃变得锋利。 ➢ 但是，据统计，约有80%左右的机械零件是由 于磨损而报废或失效。
第三章磨损及磨损理论
3、磨损过程 零件的正常磨损过程大致可分为三个阶段： Ⅰ：跑合（磨合）阶段；Ⅱ：稳定磨损阶段；
Ⅲ：剧烈磨损阶段
第三章磨损及磨损理论
Ⅰ：跑合（磨合）阶段
出现在摩擦副的初始运动阶段，由于表面存在 粗糙度，微凸体接触面积小，接触应力大，磨 损速度快。 在一定载荷作用下，摩擦表面逐渐 磨平，实际接触面积逐渐增大，磨损速度逐渐 减慢，如图所示。 第三章磨损及磨损理论
持常数-磨损量与压力成正比)；
压力值为H/3，各个微凸体上的塑性变形区开始发生相
互影响；
压力值超过H/3，磨损量急剧增大(K值急剧增大)，高
的载荷作用下，整个表面变成塑性流动区，发生大面 积的粘着焊连，出现第剧三章烈磨损的及磨粘损理着论 磨损。
式中的K代表微凸
体中产生磨粒的 概率，即粘着磨 损系数。
** 从磨损过程的变化来看，为了提高机器零件的 使用寿命，应尽量延第长三章“磨损稳及磨损定理论磨损阶段”。
二、 磨 损 的 分 类
第三章磨损及磨损理论
1、粘着磨损
(1)定义 当摩擦副相对滑动时, 由于粘着效应 所形成的结点发生剪切断裂，接触表 面的材料从一个表面转移到另一个表 面的现象称为粘着磨损； 法向力和切向力共同作用的结果。
第三章磨损及磨损理论
2、磨损研究的主要内容：
(1) 主要磨损类型的发生条件、特征和变化 规律; (2) 磨损的影响因素, 包括摩擦副材料、表 面形态、润滑状况、环境条件, 以及滑动速 度、载荷、工作温度等工况参数; (3) 磨损的模型与磨损计算; (4) 提高材料耐磨性的措施; (5) 磨损研究的测试技术与实验分析方法。
环不断进行，构成粘着磨损过
程。
第三章磨损及磨损理论
(3) 粘着磨损的分类
根据粘着点的强度和破坏位置不同，粘着磨损 有几种不同的形式，共同的特征是:出现材料迁 移，以及沿滑动方向形成程度不同的划痕。
a.轻微磨损
➢ 粘着强度比摩擦副两金属基体剪切强度低； ➢ 剪切发生在粘着结合面上，表面转移的材料较轻
由(4)式可得粘着磨损的三个定律：
①材料磨损量与滑动距离成正比：源自用于多种条件②材料磨损量与法向载荷成正比：适用于有限载荷范围
③材料磨损量与较软材料的屈服极限σs(或硬度H)成反比
第三章磨损及磨损理论
纵坐标为K/H，代表单位载荷、
单位滑动距离的磨损量，横坐标 代表平均接触压力。
压力值小于H/3（σs ），磨损率小而且保持不变(即K保
K值必须按不同的
滑动材料组合和 不同的摩擦条件 求得。右表给出 了不同工况和摩 擦副配对时的磨
损系数K值。
第三章磨损及磨损理论
(5) 粘着磨损的影响因素
①摩擦副材料性质的影响 a.脆性材料比塑性材料的抗粘着能力高。 塑性材料粘着点的破坏以塑性流动为主，发生在表 层深处，磨损颗粒大。脆性材料粘着点的破坏主要 是剥落，发生在表层浅处，磨损颗粒小，呈磨屑状， 磨屑容易脱落, 不堆积在表面上。
c.擦伤
➢ 粘着强度比摩擦副的两基体金属的剪切强度都高； ➢ 剪切主要发生在软金属的亚表层内，有时也发生在硬
金属的亚表层内，转移到硬金属上的粘着物又刮削软 金属表面，使软金属表面出现划痕，所以擦伤主要发 生在软金属表层，硬第三金章磨属损及表磨损面理论也偶有划伤。
d.咬合（胶合）
➢ 粘着强度比两金属基体的剪切强度高得多； ➢ 粘着点面积较大时，剪切破坏发生在一个或两
Ⅱ稳定磨损阶段：
出现在摩擦副的正常运行阶段。经过跑合，摩擦 表面加工硬化，微观几何形状改变，实际接触面 积增大，压强降低，从而建立了弹性接触的条件， 这时磨损已经稳定下来，如图所示，磨损量随时 间增大缓慢增大。第三章磨损及磨损理论
Ⅲ 剧烈磨损阶段：当材料磨损量达到一定数值时， 摩擦条件发生较大的变化，磨损速度急剧增加。这 时机械效率下降，精度降低，出现异常的噪音及振 动，最后导致零件完全失效。
微； ➢ 摩擦系数增大，但磨损量很小； ➢ 金属表面具有氧化膜、硫化膜或其他涂层时发生
轻微粘着摩损。 第三章磨损及磨损理论
b.涂抹
➢ 粘着强度大于摩擦副中较软金属的剪切强度，小于较 硬金属的剪切强度；
➢ 剪切破坏发生在离粘着结合面不远的较软金属浅层内， 软金属涂抹(粘附)在硬金属表面上；
➢ 摩擦系数与轻微磨损差不多，但磨损程度加剧。
上图为粘着磨损模型，假设摩擦副的一方为较硬的
材料，摩擦副另一方为较软的材料；法向载荷W由n
个半径为a的相同微凸体承受。
第三章磨损及磨损理论
则当材料产生塑性变形时，法向载荷W与较软材料
的屈服极限σs之间的关系：
(1)
当摩擦副产生相对滑动，且滑动时每个微凸体上产
生的磨屑为半球形,其体积为(2/3)πa3，则单位滑动 距离的总磨损量(即体积磨损率，通常用于判断材料
第三章磨损及磨损理论
(2) 粘着磨损机理
在一定的法向载荷作用下，微凸体接触，发生 塑性变形，产生粘着；
在相对滑动过程中，剪切粘着点，材料就会从 一个表面转移到另外一表面，形成磨损；
一部分转移的材料分离， 从而形成游离磨粒； 再形成新的粘着点。
** 接触-塑性变形-粘着-剪断
粘着点-材料转移-再粘着，循
个金属表层深的地方，发生严重磨损，剪切应 力高于粘着结合力； ➢ 剪切应力低于粘着结合力，摩擦副之间咬死不 能滑动。 ➢ 高速重载下，微凸体塑性变形大，温度高，粘 着点的强度和面积大，通常产生胶合磨损。 *** 这种破坏性很强第的三章磨磨损及损磨损形理论式，应力求避免。
(4)简单粘着磨损计算(Archard模型)