前言任何機器運轉時，相互接觸的零件之間都將因相對運動而產生摩擦，而磨損正是由于摩擦產生的結果。由于磨損，將造成表層材料的損耗，零件尺寸發生變化，直接影響了零件的使用壽命。材料的摩擦、磨損防護一固體的表面特點與表面的相互接觸1固體表面的幾何形狀（1）表面形狀偏差（2）表面波紋度（3）表面粗糙度2材料表面的組織結構及力學性質材料表面的組織結構（1）污染層（2）吸附層（3）氧化層（4）變形層3．固體表面的相互接觸當兩個粗糙物體表面在法向載荷的作用下貼緊時，最先進入接觸的是表面上最高的微凸體，隨著載荷的增加，接觸微凸體的變形增大，表面上接觸微凸體的數目增多，兩表面的接觸面積增大。二、摩擦摩擦：兩個接觸的物體相互運動過程中所發生的阻力，摩擦的大小一般用摩擦系數表示。兩條摩擦定律:即摩擦系數與名義接觸面積無關；摩擦力和載荷成正比分類：固體表面摩擦按摩擦副的運動形式可分為滑動摩擦和滾動摩擦；按摩擦副的運動狀分為干摩擦、流體摩擦、邊界摩擦和混合摩擦.(1)干摩擦：常用于表示名義上無潤滑的摩擦.一般發生在制動器、摩擦傳動及紡織、食品化工機械的部件。這些摩擦中，考慮到污染和安全問題，不允許使用潤滑劑.(2)邊界潤滑摩擦：相對運動的兩表面被很薄的潤滑膜隔開，邊界膜的存在可使摩擦系數降低，并使表面磨損顯著減少。〔3)流體潤滑摩擦：摩擦表面完全被潤滑膜隔開。靠潤滑膜的壓力平衡外載荷，在流體潤滑中、摩擦阻力取決于潤滑劑的內摩擦(粘度)，這種摩擦狀態具有最小的摩擦系數，在節能、延長壽命和減少磨損等方面作用顯著.(4)混合摩擦：介于上述各摩擦之間，即接觸表面間同時出現干摩擦、邊界摩檫和流體潤滑摩擦的—種混合摩擦狀態。這是生產實際中最常見的—種摩擦狀態.三、磨損1相互運動的兩個物體，由于表面的接觸并發生相對運動而不斷損失的現象稱為磨損.磨損過程中摩擦表面的變化：（1）表面微裂紋的生成及其破壞作用（2）化學反應過程（3）潤滑劑的作用（4）摩擦表面間材料的轉移2磨損的分類〔1)疲勞磨損：疲勞磨損也稱為接觸疲勞磨損其基本原理為：兩表面在相村滾動或滑動過徑中，在外載荷引起的交變接觸應力作用下，使裂紋在被磨面的表面或次表面形成、擴展并連通。最后剝離下來，形成點蝕或剝落例如：具有潤滑的軸承、齒輪與凸輪長期使用后，摩擦副表面發生接觸疲勞磨損，在磨損表面出現麻點與剝落。

接觸疲勞是工件(如齒輪、滾動軸承，鋼軌和輪箍，鑿巖機活塞和釬尾的打擊端部等)表面在接觸壓應力的長期不斷反復作用下引起的一種表面疲勞破壞現象，表現為接觸表面出現許多針狀或痘狀的凹坑，稱為麻點，也叫點蝕或麻點磨損。有的凹坑很深，呈“貝殼”狀，有疲勞裂紋發展線的痕跡存在。在剛出現少數麻點時，一般仍能繼續工作，但隨著工作時間的延續，麻點剝落現象將不斷增多和擴大，例如齒輪，此時嚙合情況惡化，磨損加劇，發生較大的附加沖擊力，噪聲增大，甚至引起齒根折斷。

(2)粘著磨損：粘著磨損是指兩個相對運動的表面發生相互焊合，在相互運動過程中焊合表面產生撕裂而發生的磨損。其基本過程為：兩個相對運動的表面在摩擦力作用下，表面層發生塑性變形．表面的氧化膜或污染膜被破壞，露出新鮮表面而發生焊合、當外力大干焊點的強度時，焊點將被剪斷，若剪切正好發生在接觸表面，將不會發生磨損，而大多數剪切發生在強度較低方的表面層，形成“材料轉移”。在以后的摩擦過程巾，轉移(粘著)物將從表面脫落下來形成磨屑。粘著磨損主要是微凸體接觸區域受損引起的，通常發生在重載、高速．特別是產生大量摩擦熱的運動副中。過載及潤滑不良的軸承、齒輪等常發生粘著磨損

阿查德(Archard)提出粘著摩損模型，得出了粘著摩損規律的表達式。

磨損率為

阿查德公式說明，粘著磨損所造成的體積磨損量和載荷及滑動距離成正比，與材料的硬度成反比。式中K稱為粘著磨損系數，決定于摩擦條件和摩擦副材料。當壓力不超過鋼的硬度的1/3時，實驗證明這一公式所表示的規律是正確的，磨損與載荷成正比，K/H保持不變；但超過鋼的屈服強度時，K值急劇增大，磨損也急劇增大，結果造成大面積的焊合和咬死。此時整個表面發生塑性變形，接觸面積不再與載荷成正比。影響粘著磨損的因素

(1)脆性材料的抗粘著磨損能力比塑性材料高。

(2)金屬性質越是相近的，構成摩擦副時粘著磨損也越嚴重。反之，金屬間互溶程度越小，晶體結構不同，原子尺寸差別較大，形成化合物傾向較大的金屬，構成摩擦副時粘著磨損就較輕微。滑動軸承就是這樣的例子，選用淬火鋼軸與錫基或鋁基軸瓦配對。在受力較小時，選用金屬與塑料配對都能減小粘著磨損。

(3)通過表面化學熱處理，如滲硫、硫氮共滲、磷化、軟氮化等熱處理工藝，使表面生成一化合物薄膜，或為硫化物，磷化物，含氮的化合物，使摩擦系數減小，起到減磨作用也減小粘著磨損。

(4)改善潤滑條件，如在潤滑油中添加極壓劑。

(5)粘著磨損嚴重時表現為膠合。粘著磨損失效舉例

(1)內燃機中的活塞環和缸套襯這一運動的摩擦副，如不考慮燃氣介質的腐蝕性，主要表現為粘著磨損。

(2)正常情況下軸在滑動軸承中運轉，是一流體潤滑情況，軸頸和軸承間被一楔形油膜隔開，這時其摩擦和磨損是很小的。但當機器啟動或停車，換向以及載荷運轉不穩定時，或者潤滑條件不好，幾何結構參數不恰當而不能建立起可靠的油膜時，軸和軸承之間就不可避免發生局部的直接接觸，處于邊界摩擦或干摩擦的工作狀態，這時軸承就要考慮粘著磨(3)磨粒磨損：硬的顆粒或對磨表面上硬的微凸體在摩擦過程中引起的材料損失，稱為磨粒磨損。磨粒磨損實質上是材料表面在磨粒作用下發生塑性變形和斷裂的過程。

脆屑磨粒磨損材料行進P

(1)低應力劃傷式的磨料磨損，它的特點是磨料作用于零件表面的應力不超過磨料的壓潰強度，材料表面被輕微劃傷。生產中的犁鏵，及煤礦機械中的刮板輸送機溜槽磨損情況就是屬于這種類型。(2)高應力輾碎式的磨料磨損，其特點是磨料與零件表面接觸處的最大壓應力大于磨料的壓潰強度。生產中球磨機襯板與磨球，破碎式滾筒的磨損便是屬于這種類型。

(3)鑿削式磨料磨損，其特點是磨料對材料表面有大的沖擊力，從材料表面鑿下較大顆料的磨屑，如挖掘機斗齒及顎式破碎機的齒板。也有以磨損接觸物體的表面分類，分為兩體磨料磨損和三體磨料磨損。兩體磨損的情況是，磨料與一個零件表面接觸，磨料為一物體，零件表面為另一物體，如犁鏵。而三體磨損，其磨損料介于兩個滑動零件表面，或者介于兩個滾動物體表面，前者如活塞與汽缸間落人磨料，后者如齒輪間落人磨料。這兩種分類法最常用。材料的損失率與磨損粒子和滑動表面的相對運動有關。如果表面比磨粒硬，磨損率小。對于要求高耐磨料磨損性的應用，具有高硬度，高韌性，適當的溫度穩定性的材料是最好的選擇。常見的選擇包括回火馬氏體，表面硬化鋼，鈷合金和許多陶瓷材料。影響磨粒磨損的因素

(1)磨料的硬度、大小及形狀，磨粒的韌性、壓碎強度等。

(2)外界載荷大小、滑動距離及滑動速度。

(3)材料自身的硬度及內部組織。磨粒磨損的主要試驗規律雖然零件或材料的耐磨性能不是材料的固有特性，它與許多因素有關，但是材料本身的硬度和磨粒的硬度是影響磨料磨損的兩個最主要的因素，現已總結出它們的影響規律。(1)如果材料預先已經過加工硬化，則對增加耐磨性就不再起作用。這說明磨損試驗本身，已使材料表面達到了最大的加工硬化狀態。(2)材料的耐磨性顯然與磨粒的硬度、幾何形狀、物理性能有關。

除了提高材料本身硬度可增加抗磨料磨損性能外，還可進行感應加熱淬火、滲碳、氮化、表面噴鍍與堆焊來提高耐磨性。磨粒磨損試驗方法

磨損試驗方法可分為兩類：

1．實物磨損試驗——即以實物零件在機器實際工作條件下進行試驗，或者用實物零件在模擬機械使用條件的試驗臺上進行試驗。

2．試樣磨損試驗——即將欲試材料制成規定試樣，在規定的試驗條件下在專門設計的試驗機上進行試驗。

(4)腐蝕磨損：化學和力學的協同破壞作用可以增加固體表面材料損失的速率。例如：與滑動或滾動相關的力學磨損可以破壞保護膜，從而將基底暴露于腐蝕環境中；另一方面，腐蝕的反應產物，特別是堅硬的氧化物顆粒，也會成為磨蝕粒子。(5)沖蝕磨損：沖蝕磨損指的是材料表面受到細小而松散的流動粒子沖擊時而出現的—種磨損形式。(6)微動磨損：微動磨損是指兩固體接觸表面上因出現周期性小振幅振動所造成損傷的一種特殊的磨損方式，微動磨損主要發生在相對靜止的摩擦副表面，兩接觸表面無宏觀相對運動。只是在外界變載荷影響下存在微小振幅的相對震動而引起磨損。影響磨損的主要因素(1)服役條件1）載荷：隨載荷增加，摩擦副表面實際接觸面積增大。從而摩擦力增大，摩擦熱增加使材料表面損傷加速。2）速度：如果滑動速度的增加未引起摩擦表面溫度的激增，則隨滑動速度的增加．摩擦時間減少，材料來不及變形、從而使磨損量減少。若滑動速度增加使摩擦副表面急劇升混溫而軟化，則會加劇接觸表由的粘著傾向，使粘著磨損增加。

⑦溫度：隨溫度升高，材料表面的硬度降低，使實際接觸面積增加，導致粘著磨損傾向上升，當溫度升到—定程度后，將使接觸表面局部熔化焊合，使粘著磨損急劇增加同時，溫度升高導致摩擦副表面間潤滑油氧化甚至失效，也會加劇磨損。因此在高溫的服役條件下，應選擇石墨、二氧化鉬作為潤滑劑。

4）表面粗糙度：—般情況下，表面越粗糙，摩擦阻力越大，摩擦系數也越大，磨損就愈嚴重但表面太光滑也會使接觸面積增加和表面的儲油能力下降，從而使磨損增加。5）表面污染層與潤滑膜：材料表面吸附的表面污染層，在摩擦過程中可降低接觸表面間的粘著傾向，起到減磨潤滑作用。(2)材料本身性質的影響材料的機械除能：硬度對耐磨性有很大影響,一般說來，硬度越高，耐磨性越好。尤其對于軟性材料來說，提高硬度可明顯改善耐磨性。塑性與韌性對硬脆材料的耐磨性影響較大，硬脆材料在磨損過中，表層容易萌生裂紋并擴展，從而導致表層剝離，若提高材料的塑性與韌性，將增加材料阻止裂紋擴展的能力，可明顯提高耐磨性。化學成分和組織結構的影響：材料的化學成分對磨損有較大影響。對鋼材而言，原子半徑小的元素，如；碳、氫、磷、硼等，以間隙固溶的形式存在于鋼中，使鋼的硬度增加，從而提高耐磨性，鈦、、釩、鎢、鈮、鉻等元素與鋼中的碳、氮元素形成彌散而細小的碳化物或氮化物、提高鋼的耐磨性，硼、鉬、鉻、鎳等元素加人鋼中，提高鋼的淬透性而獲得堅硬的馬氏體組織，從而提高耐磨性，鋼中的鉛、硫、磷等元素能夠提高耐磨性。如在摩檫過程中，鋼材表面以自由狀態存在的鉛顆粒容易脫落．被碾壓成膜而具有良好的潤滑效果；硫元素與鐵、鉬、鎢等元素反應形成具有減磨效果的FeS、MoS2、WS2化合物；鋼中的磷元素可在表由形成五氧化二磷保護膜，減少表面粘著傾向，并抵抗大氣腐蝕。

材料的組織結構對磨損有較大的影響，在摩擦過程中，兩種金屬材料的互溶性越好，粘著磨損的傾向越大，兩種材料差別越大，則它們之間的粘著磨損傾向越小；

四、潤滑與潤滑材料1流體潤滑固體摩擦表面之間靠一層充分厚的粘性流體膜進行潤滑，叫流體潤滑。流體潤滑的條件是在摩擦表面之間維持一層足夠厚度的流體潤滑膜。邊界潤滑如果摩擦表面承受壓力太大．相對運動速度太低，則摩擦表面粘性流體潤滑劑的壓力不足以平衡外載，流體膜的厚度就會減少到分子級大小，形成流體膜，在一定程度上起保護摩擦表面的作用，這種摩擦狀態叫邊界潤滑。邊界潤滑摩