2.3.4　磨损

在摩擦力作用下，机件表面发生尺寸变化和物质消耗的现象，称为磨损。

产生磨损的两个要素是：①两物体相互接触，接触产生接触应力，接触应力使接触面发生接触疲劳；②两物体有相对滑动，相对滑动使接触面产生摩擦力，摩擦力使接触面发生磨损。所以，只要两物体有接触并有相对运动就会产生接触疲劳和磨损。接触疲劳和磨损是一对孪生姐妹，接触应力大，相对滑动小，相对运动主要是滚动，以接触疲劳为主，如火车车轮与钢轨之间、齿轮在节圆附近主要是接触疲劳。接触应力小，相对滑动大，以磨损为主。如轴和滑动轴承之间、蜗轮蜗杆之间以磨损为主。

磨损将使机件精度下降、机器功率降低，严重时引起机件失效，造成巨大的经济损失。按照磨损机理不同，将磨损分为黏着磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损三大类。

2.3.4.1　黏着磨损

黏着磨损又称咬合磨损，因工件表面某些接触点局部压力超过该处材料屈服强度发生黏合，随后又撕裂而产生的一种表面损伤。典型例子是轴径和轴瓦构成的摩擦副。

当滑动摩擦副相对滑动速度较小、接触面氧化膜被破坏、润滑条件差、接触应力大时，容易发生黏着磨损。为了防止摩擦副之间的黏着磨损，可采取减小表面粗糙度从而减小了实际接触应力，形成理想的润滑膜；一对摩擦副选用不同材料，例如轴选用钢，而轴瓦选用有色金属，蜗轮选用铜合金，蜗杆选用钢。润滑是解决黏着磨损的关键技术之一。良好的润滑可以避免一对摩擦副表面直接接触，从而避免黏合，减小磨损。

例2-9　分析齿轮的受力情况，可能发生哪些失效形式？对性能有何要求？

分析：齿轮啮合时在接触面受到接触应力，在节圆附近相对滑动小，离节圆越远，相对滑动越大，摩擦力也越大；接触应力使齿根部产生弯曲应力。在节圆附近容易产生接触疲劳（点蚀），其他部位容易磨损，根部发生疲劳断裂。有时受到强烈冲击也可能将齿一次冲断。要求表面具有高硬度，高的接触疲劳强度、耐磨性和弯曲疲劳强度。

2.3.4.2　磨粒磨损

当摩擦副一方表面存在坚硬的细微突起，或者在接触面之间存在硬质粒子时产生的磨损称为磨粒磨损。前者称为两体磨粒磨损，如锉削过程，后者称为三体磨粒磨损，如金相试样抛光过程。

磨粒磨损是各类磨损中磨损速度最快的一种磨损，可以用于材料加工。如磨床、砂轮机、砂轮切割机、水刀切割机等都是利用磨损进行加工的。

磨粒磨损造成材料的大量损耗。挖掘机斗齿、磨球和衬板、额板、粉碎机锤头等的磨损都属于磨粒磨损。

2.3.4.3　腐蚀磨损

在摩擦过程中，摩擦副之间或摩擦副表面与环境介质发生化学反应形成腐蚀产物，腐蚀产物的形成和脱落引起机件表面的损伤称为腐蚀磨损。腐蚀磨损大于腐蚀+磨损。泥浆泵、阀门等是典型腐蚀磨损件。

在机械中有一种特殊的腐蚀磨损叫微动磨损，即两个机件在紧配合处因微小移动而产生的氧化磨损。摩擦副表面因磨损出现的新鲜表面极易氧化，摩擦使氧化膜脱落又形成新的磨损表面，周而复始，导致紧配合处材料不断流失，造成应力集中加剧，最后导致断裂。装在轴上的滚动轴承、齿轮的配合处的边缘容易产生微动磨损。

2.3.4.4　耐磨性

一般采用磨损量或耐磨性（磨损量的倒数）表示材料的磨损特性，也可采用相对耐磨性ε来表示：

　　（2-16）

无论哪种磨损，其耐磨性大致与硬度成正比，所以，常常通过提高基体硬度，增加硬质的第二相化合物提高耐磨性。如钢中提高碳的质量分数，增加强碳化物形成元素形成渗碳体、合金渗碳体、合金碳化物，再经过淬火+低温回火提高耐磨性。

知识巩固2-10

1.在摩擦力作用下，机件表面发生尺寸变化和物质消耗的现象，统称为_________。

（a）磨损 （b）黏着磨损 （c）微动磨损 （d）腐蚀磨损

2.因工件表面某些接触点局部压力超过该处材料屈服强度发生黏合，随后又撕裂而产生的一种表面损伤称为_________。

（a）磨粒磨损 （b）黏着磨损 （c）微动磨损 （d）腐蚀磨损

3.当摩擦副一方表面存在坚硬的细微突起，或者在接触面之间存在着硬质粒子时产生的磨损称为_________。

（a）磨粒磨损 （b）黏着磨损 （c）微动磨损 （d）腐蚀磨损

4.在摩擦过程中，摩擦副之间或摩擦副表面与环境介质发生化学反应形成腐蚀产物，腐蚀产物的形成和脱落引起机件表面的损伤，称为_________。

（a）磨粒磨损 （b）黏着磨损 （c）微动磨损 （d）腐蚀磨损

5.黏着磨损的摩擦副应选用不同材料。（　　）

6.磨粒磨损是各类磨损中磨损量最大的一类磨损。（　　）

7.凸轮表面容易产生磨损和接触疲劳。（　　）

8.轴一般选用钢制造，而轴瓦通常用有色金属制造，轴瓦磨损了可再更换，更换成本比较低。（　　）

9.粉碎机中的锤头的磨损属于磨粒磨损。（　　）

10.齿轮表面要求具有高的耐磨性和接触疲劳强度。（　　）