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影响材料耐磨性的主要因素

2020-04-07 16:06:52
 1、硬度 金属材料的耐磨性可以由材料的硬度来衡量。这主要是因为材料的硬度反映了材料抵抗物料压入表面的能力,硬度高物料压入材料表面的深度就浅,切削产生的磨屑体积就小,即磨损就小,耐磨性就高。因此,导致材料硬度提高的金属组织,一般也能提高材料的耐磨性。但是,由于材料的成份和组织有差别,材料组织可能不适应某一种特定的磨损条件,硬度大小不能成为比较材料耐磨性的充分基础。

2、晶体结构的晶体的互溶性 密排六方点阵金属材料,即使摩擦面在非常干净的情况下,其摩擦因数仍为0.2-0.4,磨损率也较低。钴就属于这种典型的材料,因此钴可以作为硬度高的耐磨合金的重要组成元素。冶金上互溶较差的一对金属摩擦副可以获得较低的摩擦因数和磨损率。如与钢形成一对摩擦副的材料在铁中的溶解度很小,或者这种材料是一种金属间化合物,则这对摩擦副表面的耐磨性就较好。

3、温度 温度主要是通过对硬度、晶体结构的转变、互溶性以及增加氧化速率的影响来改变金属材料的耐磨性的。金属的硬度通常随温度的上升而下降,所以温度升高,磨损率增加。有些摩擦零件(如高温轴承、刀具)就要求采用热硬性高的材料。材料厂中应含有钴、铬和钼等合金元素。摩擦副的互溶性可以看做是温度的函数。如果温度上升,则材料易于互溶,影响材料的磨损率。此外,温度的升高对增加氧化速度起着促进作用,对生成氧化物的种类有显著的,所以对金属的磨损性能也有重要的作用。

4、塑性和韧性 塑性和韧性高说明材料可吸收的能量大,裂纹不易形成,材料虽反复变形能力大,但是不易形成疲劳剥落,即耐磨性好。试验表明,硬度相同的不同材料其耐磨性是有差异的。同样,韧性相同的不同材料耐磨性也不相同。如淬火状态试样和淬火+回火的试样相比较,硬度可能相当,但由于韧性不同而造成耐磨性的不同。其实质是显微组织的不同而导致的耐磨性不同。但如果耐磨材料的显微组织相同,则可以以硬度的高低来衡量耐磨性的高低。

5、强度 磨损过程中,金属基体强度高,可以对耐磨材料相提供良好的支撑,充分发挥耐磨材料相抵抗磨损的能力,使耐磨材料表现出优异的耐磨性,在相同硬度下,高强度耐磨材料具有更好的耐磨性。

6、夹杂物等冶金缺陷 钢中的非塑性夹杂物等冶金缺陷,对疲劳磨损有严重的影响。如钢中的氮化物、氧化物、硅酸盐等带棱角的质点,在受力过程中,其变形不能与基体协调而形成空隙,构成应力集中源,在交变应力作用下出现裂纹并扩展,最后导致疲劳磨损早期出现。因此,选择含有害夹杂物少的钢(如轴承常用净化钢),对提高摩擦副抗疲劳磨损的能力有重要的意义。在某些情况下,铸铁的抗疲劳磨损能力优于钢,这是因为钢中微裂纹受摩擦力的影响具有一定的方向性,且也容易渗入油而扩展;而铸铁基体组织中含有石墨,裂纹沿石墨发展且没有方向性,润滑油不易渗入裂纹。

7、表面粗糙度 在接触应力一定的条件下,表面粗糙度值越小,抗疲劳磨损能力越高。当表面粗糙值小到一定值后,对抗疲劳磨损能力的影响将减小。

 


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