磨料磨损

概述

危害

磨料磨损的失效机理

概述

磨料磨损(abrasive wear)

物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括硬金属）相互摩擦引起表面材料损失的现象称为磨料磨损。

磨料磨损机理是属于磨料的机械作用，这种机械作用在很大程度上与磨料的性质、形状及尺寸大小，固定的程度以及载荷作用下磨料与被磨材料表面的机械性能有关。

危害

磨料磨损是最常见的，同时也是危害最为严重的磨损形式。统计表明在各类磨损形式中，磨料磨损大约占总消耗的50%。

磨料磨损的失效机理

1.以微量切削为主的假说

该假说认为磨损是从材料表面上切下微量切屑而造成的，起根据是实验室里磨损磨料损失试验所获得的磨屑像切削加工的切屑一样，呈螺旋形、弯曲形等。

这种假说是前苏联学者赫鲁晓夫提出的。他认为当塑性材料同被固定的磨料摩擦时，在材料表面内发生两个过程：（1）塑性挤压、形成擦痕；（2）切削材料，形成磨屑。在摩擦过程中，大部分磨料在材料表面上只留下两侧突起的擦痕，小部分磨料，即棱面将切削材料，形成切屑。

2.以疲劳破坏为主的假说

该假说是以前苏联克拉盖里斯基教授为代表创立的。他认为材料同磨料摩擦时，材料的同一显微体积经多次塑性变形，使材料疲劳破坏，小颗粒从表层上脱落。但他并不排除同时存在磨料直接切下材料的过程。滚动接触疲劳破坏产生的微粒多呈球形。

3.以压痕为主的假说

对塑性较大的材料，磨料在压力作用下压入材料表面，在摩擦过程中压入的磨料犁耕材料表面，形成沟槽，使材料表面受到严重的塑性变形，压痕两侧的材料已经受到破坏，其它磨料很容易使其脱落。

4.将断裂作为主要作用的假说

该假说主要针对脆性材料，以脆性断裂为主。当磨料压入和划擦材料表面时，压痕处的材料产生变形，磨料压入深度达到临界深度时，随压力而产生的拉伸应力足以使裂纹产生。裂纹主要有两种形式，一种是垂直于表面的中间裂纹，另一种是从压痕底部向表面扩展的横向裂纹。在这种压入条件下，横向裂纹相交或扩展到表面时，材料微粒便产生脱落，形成磨屑。由于裂纹能超过擦痕的边界，所以断裂引起的材料迁移率可能比塑性变形引起的材料迁移率大得多。实验证明，对于脆性材料，如果磨料棱角尖锐、尺寸大，且施加载荷高时，以断裂过程产生的磨损占主要地位，故磨损率很高。