(3.7)--第5章-常见失效形式与判断（3）.pdf

第5章金属构件失效形式及判断

5.5磨损失效

磨损失效是机械设备和零部件的三种主要失效形式之一。

通常磨损过程是一个渐进的过程，正常情况下磨损直接的结果也并非灾

难性的，因此，人们容易忽视对磨损失效重要性的认识。

实际上，机械设备的磨损失效造成的经济损失是巨大的。我国每年因摩

擦磨损造成的经济损失在1000亿人民币以上，仅磨料磨损每年就要消

耗300多万吨金属耐磨材料。

因此，研究磨损失效的原因，制定抗磨对策、减少磨损耗材、提高机械设备

和零件的安全寿命有很大的社会和经济效益。

磨损：相互接触并作相对运动的物体由于机械、物理和化学作用，造成

物体表面材料的位移及分离，使表面形状、尺寸、组织及性能发生变化

的过程称为磨损。

磨损失效：由于材料磨损引起零件丧失其应有的功能

分类：磨料磨损、粘着磨损、冲蚀磨损、微动磨损、腐蚀磨损、疲劳磨

损

一、磨料磨损

1、定义：配合表面之间在相对运动过程中，因外来硬颗粒或表面硬的微

突体的作用造成表面损伤的磨损。

2、原因：由于气体净化不好，工艺流程中气体含有大量杂质，或润滑油

中含有金属屑、杂质，以及高温下润滑油分解形成积炭等造成的。

如：汽缸与活塞环之间的磨损

3、特征及判断

表面存在与滑动方向或硬质点运动方向相一致的沟槽或划痕;

在磨料硬而尖锐的条件下，如果材料塑性较好，磨损表面的沟槽清晰、规则、

沟边产生毛刺；如果材料韧性较差，沟槽比较光滑;

如果磨料不够尖锐而材料韧性较好，磨料不能有效切削金属，只能将金属推

挤向磨料运动方向的两侧或前方，使表面形成沟槽，沟槽前方材料隆起，变形严

重。

材料的韧性很差或者材料的硬质点与基体的结合力较弱，会出现脆性相断裂

或硬质点脱落，在材料表面形成坑或孔洞。

4、影响磨料磨损的主要因素

材料的硬度：材料的硬度越高，耐磨性越好

磨粒硬度：磨粒硬度越大，材料磨损量越大

磨粒尺寸：磨粒尺寸越大，材料磨损量越大

二、粘着磨损

1、定义：两个金属表面的微凸部分在局部高压下产生局部粘结(固相粘着)，

在相对运动中使材料从一个表面转移到另一表面或被撕下作为磨料留在两个表

面之间，这一现象称为粘着磨损，也称咬合磨损或摩擦磨损。

2、机理：相互接触两个金属表面凸凹不平，接触面很小，接触应力很大，

超过材料屈服极限发生塑性变形，使凹凸表面彼此粘着；在两表面的相对滑动中，

凹凸表面因抗剪切强度低被剪断，使材料从一个表面转移到另一表面或被撕下，

发生磨损。

3、粘着磨损的特征

摩擦副之间有金属转移，强度较低的金属亚表层发生剪切撕脱，造成软金属

粘着在相对较硬的金属表面，形成细长条状、不均匀、不连续的条痕；而在较软

金属表面则形成凹坑或凹槽；磨损产物多为片状或小颗粒。

4、影响粘着磨损的主要因素

同类摩擦副材料比异类材料容易粘着，采用表面处理(如热处理、喷镀、化

学处理等)可以减少粘着磨损；

脆性材料比塑性材料抗粘着能力高；

材料表面粗糙度值越小，抗粘着能力也越强；

控制摩擦表面的温度，采用润滑剂等可减轻粘着磨损。

三、冲蚀磨损

1、定义：当含有流动微粒(固、液或气体)的流体冲击材料表面造成的一种

磨损现象，主要是机械力破坏造成的。

冲蚀类型介质第二相损坏实例

喷砂式冲蚀固体粒子烟气轮机、锅炉管

气体道

雨蚀、水滴冲蚀液滴高速飞行器、汽轮

机叶片

泥浆冲蚀