摩擦与磨损全课件第章耐磨减摩材料及表面处理解析.ppt

主要内容 6.1 金属耐磨材料 6.2 滑动轴承合金 6.3 聚合材料 6.4 表面处理技术 6.5 纳米表面技术 第一页 摩擦和磨损性能并不是材料的固有特性，而是相互作用、与系统有关的特性。 并不存在一种材料，它在各种情况下都耐磨或减摩。 因此，笼统地说某种材料耐磨或减摩都是不严密的。 第二页 6.1.1 金属耐磨材料的一般要求 (1)力学性能 要求强度和韧性有良好的配合。 与强度相应的性能指标是硬度。高硬度有利于抗磨料磨损。一般希望磨损表面的硬度至少等于磨料硬度一半，最好比磨料硬度高， 其他类型的磨损对硬度的要求不同。 表面疲劳磨损时，要求材料不仅有较高耐疲劳强度，而且有适当的韧性。 6.1 金属耐磨材料 第三页 (2)金相组织 钢的耐磨损能力随着组织变细而增加。 均匀分布的硬质相（如碳化物、氮化物等）对耐磨性有利。 (3)耐腐蚀性 对于在腐蚀介质中工作的摩擦副，要求材料具有良好的耐蚀性。 第四页 (4)其他方面 要求材料有较高的导热性、良好的热稳定性等； 对于有润滑油的摩擦副，要求材料表面有良好的润湿性和持油能力。 注意：上述要求有时相互矛盾，要根据具体情况，抓住主要矛盾，使材料显示出最佳的耐磨性。 第五页 6.1.2 耐磨钢 1. 影响钢耐磨性的因素 (1)含碳量 碳钢中适当增加含碳量，能增加珠光体含量，提高硬度和抵抗擦伤的能力，增加耐磨性。 在过共析钢中，只要渗碳体不以网状形式存在于晶界，耐磨性也随含碳量增加而增加。 随含碳量增加，材料的塑性、韧性会下降，在受冲击载荷较大时，摩擦副会因脆裂而失效，耐磨性反而降低。因此在选取含碳量时，应考虑工况条件。 工程中用于摩擦工作的零件，多数采用含碳0.5% -1.0%的碳素钢和含碳0.4% -0.6%的中碳合金钢。经过适当热处理，可获得一定的硬度和韧性，具有良好的耐磨性。 第六页 图6 -2 碳钢耐磨性-显微组织的关系曲线 a一铁素体-珠光体;b一铁素体-索氏体; c一铁素体-屈氏体;d一铁素体-马氏体； e一珠光体-渗碳体; f一索氏体-渗碳体;g一屈氏体-渗碳体;h马氏体-渗碳体; i一马氏体 第七页 (2)合金元素 钢中加入一定量的某些合金元素，可以强化基体，生成特殊的金属碳化物，改善钢的物理、力学性能，达到提高耐磨性的目的。 加入硅、锰、铬能提高硬度。 钼、钒、钨会部分溶于钢中生成M3C或M7C3形化合物，提高耐磨性。 锰是不易形成碳化物的元素，但在钢中可与铁或其他碳化物作用，形成渗碳体型的碳化物；在高锰钢中能扩大奥氏体相区，稳定奥氏体组织，对提高耐磨性有好处。 第八页 (3) 碳化物 碳化物的类型与分布是影响钢耐磨性的主要因素之一。 碳化物的硬度通常比较高。 当碳化物的粒度较大时，可有效阻止磨粒的显微切削作用； 弥散分布的碳化物的间距越小越有利于磨损作用下的加工硬化作用。 钢中出现网状碳化物或部分呈块状，且碳化物沿晶界析出或在基体上分布不均，会降低耐磨性。 第九页 (4) 金相组织的影响 亚共析钢中，铁素体-珠光体的耐磨性最差，其次是铁素体-屈氏体，而铁素体马氏体组织的耐磨性最好； 共析钢的耐磨性依马氏体、屈氏体、索氏体、索氏体-珠光体的顺序下降； 过共析钢的耐磨性依珠光体-渗碳体、索氏体-渗碳体、屈氏体-渗碳体、马氏体-渗碳体、马氏体的顺序增高。 同一摩擦条件，含碳量相同时，板状马氏体组织的耐磨性比针状马氏体的好；片状珠光体组织的耐磨性比球状的高；细珠光体组织比粗珠光体耐磨性好。 第十页 2. 制造耐磨零件的常用钢种 优质碳素结构钢 锰钢、锰钒钢及锰钼钨钢 铬钢 铬镍钢及铬镍钼钢 铬锰钢 含硅合金钢 轴承钢 高锰钢 第十一页 6.1.3 耐磨铸铁 铸铁是一种良好的耐磨材料，广泛用于制造各种摩擦副，如机床导轨、气缸套、活塞环等零件。 铸铁的耐磨性通常比钢好，因为有石墨存在。 工作时，石墨易在表面脱落成为润滑剂，起减摩作用； 石墨脱落后留下的显微孔洞能储存润滑油； 显微孔洞还能容纳磨损产生的微小磨粒。 第十二页 1. 影响铸铁耐磨性的因素 (1)基体组织 一般铸铁的基体组织有铁素体、珠光体、渗碳体、索氏体和磷共晶；合金铸铁的基体还包括奥氏体、莱氏体、马氏体和特殊的碳化物。 铁素体质软，最不耐磨，故在一般的耐磨铸铁中，铁素体的含量限制在15%以内。 自由渗碳体硬而脆，不仅会损坏对偶件表面，本身也容易脱落成磨粒，增大磨损，所以自由渗碳体含量应尽量少。 珠光体是软质的铁素体与硬脆的渗碳体的组合，适合作为耐磨材料的基体组织，形状以片状为佳。 第十三页 硬脆的磷共晶对耐磨性影响较大，它在基体中起骨架作用，若与基体结合牢固，对耐磨有利；若与基体结合不牢，则易碎裂脱落成为磨粒，耐磨性降低。 奥氏体具有较好的热稳定