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1 概述 ✦

磨损是由于机械作用、化学反应（包括热化学反应、电化学反应和机械化学反应），材料表面材料的不断流失或残余变形、断裂等现象。

磨损是物体发生的表面现象，其接触面必然有相对运动。 磨损必然会产生物质损失（包括物质转移），是一个具有时变特性的渐变动态过程。

磨损的危害：

(1)影响机器质量，降低设备使用寿命，如齿轮齿面磨损、机床主轴轴承磨损等；

(2)降低机器效率，消耗能源，如柴油机缸套磨损；

(3)降低机器的可靠性，造成断齿、导轨磨损等不安全因素；

(4)耗材，造成机械材料大面积报废。

磨损曲线

跑台：表面磨平，实际接触面积增大，表面应变硬化，形成氧化膜，降低磨损率；

稳定磨损阶段：斜率是磨损率，唯一稳定值； 大多数零件处于稳定磨损阶段（AB 部分）；

严重磨损阶段：随着磨损的增加，磨损加剧，表面间隙增大，表面质量变差，零件迅速失效。

2 磨损评估 ✦

零件在磨损过程中表面的损伤是材料表面各个微观体积损伤的总和。 目前，磨损评价方法尚无统一标准。 这里主要介绍三种方法：磨损量、磨损阻力和磨损率。

磨损量分为长度磨损量Wl、体积磨损量Wv和重量磨损量Ww。

耐磨性是指材料在一定的工作条件下抵抗磨损的性能。 最常用的耐磨性是体积磨损的倒数。

材料耐磨性分为相对耐磨性和绝对耐磨性。 一种材料的相对耐磨性ε是指两种材料A和B在相同外部条件下磨损量的比值，其中一种材料A为标准（或参考）样品。

εA=WA/WB

磨损率用于衡量冲蚀磨损期间的磨损。 （磨损率=材料的冲蚀磨损量/造成磨损量的磨料量）

3 种佩戴类型✦

磨损按磨损机理可分为粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损和微动磨损，按环境介质可分为干磨损、湿磨损和流体磨损。

3.1 粘着磨损

当摩擦副彼此相对滑动时，由于粘附作用而形成的接头发生剪切和断裂，被剪切的材料要么作为磨屑脱落，要么从一个表面迁移到另一个表面。 这种磨损称为粘着磨损。

磨损过程：粘附→剪切→转移→再次粘附。

粘着磨损示意图

粘着磨损的类型、现象及成因

粘着磨损的影响因素

(1)摩擦副材料性能的影响

脆性材料比塑料材料具有更高的抗粘连能力； 相同金属或互溶性高的材料的摩擦副容易发生粘着磨损，反之亦然； 多相金属不易发生粘着磨损； 表面处理可减少粘着磨损； 硬度较高的金属比硬度较低的金属更耐粘附。

(2)负载和速度的影响

载荷增加——粘着磨损加剧，但存在临界载荷； 在一定压力下，粘着磨损随滑动速度的增加而增大，达到一定最大值后，随滑动速度的增加而减小。

(3)表面温度的影响

表面温度升高会使润滑膜失效，材料硬度降低，造成摩擦面粘着磨损。

(4)润滑油脂的影响

在润滑油和润滑脂中加入油性或极压添加剂，可提高润滑油膜的吸附能力和油膜强度，并可成倍提高抗粘着磨损能力。

粘着磨损的改善措施：提高硬度、使用溶解度低的金属、耐磨涂层、涂油和极压添加剂。

3.2 磨粒磨损

磨削表面的外来硬质颗粒或硬质突起或粗糙尖峰，使表面材料在摩擦过程中脱落，称为磨料磨损（又称磨料磨损）。 磨粒是由摩擦表面相互摩擦产生的或由介质带入摩擦表面的。

磨粒磨损是最常见的一种形式，主要发生在采矿、钻井、建筑、运输和农业机械相关部件中。 据统计，工业上因磨料磨损造成的损失约占总损失的50%。

磨粒磨损的影响因素

磨粒磨损的改善措施：

(1)对于以切削作用为主要机理的磨粒磨损，应提高材料硬度；

(2)根据零件的使用条件，合理选用相应的耐磨材料；

(3)采用渗碳、渗氮等化学热处理钢粗糙度，提高表面硬度；

(4)零件的防尘和清洁。

3.3 疲劳磨损

当两个接触面进行纯滚动或滚滑复合摩擦时，在高接触压力应力的作用下，经过多次应力循环后，相互作用面的局部区域会出现小片材料剥落，形成麻点或凹坑，这种磨损称为疲劳磨损，也称为接触疲劳。

疲劳磨损与材料疲劳损伤的主要区别：磨损与摩擦有关； 磨损通常发生在材料的表面或表面下。

疲劳磨损类型：点蚀剥落、浅剥落、深剥落。

麻点剥皮：指剥皮深度为0.1~0.2mm的小块。 裂纹一般起源于表面钢粗糙度，剥落坑呈针状或痘状。

浅层剥离：剥离深度一般为0.2~0.4mm。 多发生在零件表面粗糙度较低，相对滑动较小的场合。

深度剥落：此类剥落坑深（>0.4mm）且大。 它通常发生在表面强化材料中，例如渗碳钢。

疲劳磨损的影响因素

疲劳磨损的改善措施：提高摩擦表面硬度，采用表面强化工艺，提高冶金质量，减少缺陷，提高润滑油粘度，增加膜厚比，消除水分。

3.4 腐蚀磨损

材料在摩擦过程中与周围介质发生化学或电化学反应而引起的材料从表面流失的现象称为腐蚀磨损。

腐蚀磨损根据腐蚀介质的性质，腐蚀磨损可分为两大类，即化学腐蚀磨损和电化学腐蚀磨损。 化学腐蚀磨损是指金属材料在气态介质或非电解质溶液中的磨损，其中最主要的是氧化磨损。 电化学腐蚀磨损是指金属材料在导电电解质溶液中的磨损。

氧化磨损是指金属表面与气体介质发生氧化反应，在表面形成一层氧化膜，然后在磨料或凹凸的作用下被去除，新暴露的表面再次被氧化磨损。

氧化磨损条件：摩擦表面的氧化速率大于氧化膜的磨损速率，氧化膜与基体的结合强度大于摩擦表面的剪切应力，厚度氧化膜的深度大于表面磨损破坏。

氧化磨损的影响因素：氧化膜性质、载荷、滑动速度、金属表面状态。

电化学腐蚀磨损是指摩擦副在电解质溶液（如酸、碱、盐等）中工作，并与其发生反应生成各种产物，然后在摩擦过程中被去除的过程。

摩擦表面布满点状或丝状腐蚀痕迹，磨损产物为酸、碱、盐的金属化合物。

电化学腐蚀磨损的影响因素：

(1)腐蚀介质的性质。 同一种材料在不同介质中的腐蚀磨损行为是不同的。 此外，介质浓度、pH值和温度也会影响腐蚀和磨损；

(2)材料性能，在强磨损-弱腐蚀条件下，含碳量增加-耐磨性增加，反之，在弱磨损-强腐蚀条件下耐磨性降低。 钢材经过不同热处理后的组织差异也会影响钢材的耐磨性；

(3)机械因素，所施加载荷的大小及其作用频率也会影响材料的耐磨性。

3.5 其他磨损形式

冲蚀磨损是指流体或固体颗粒以一定的速度和角度冲击材料表面而引起的磨损。

根据颗粒及其携带介质的不同，冲蚀磨损可分为气固冲蚀磨损、流体冲蚀磨损、液滴冲蚀和空化等。

对于冲蚀磨损，通常采用预保护涂层，根据不同的磨损情况选择不同的保护层。 主要有以下三种：使用耐磨涂层胶和耐磨修复剂进行预保护； 使用耐磨陶瓷胶粘贴专用耐磨陶瓷片进行预保护； 使用聚氨酯弹性涂层。

微动磨损是指受压配合面在小振幅振动下的磨损现象，是一种复合磨损（粘着、磨粒、疲劳、腐蚀）。

金属表面微动磨损原理示意图

微动磨损的控制措施：消除振动，增加结合面的正压，增加结合面间的摩擦力，使用良好的润滑剂，使用润滑脂，使用固体润滑剂。

4 磨损测试✦

确定材料抗磨损能力的材料测试。 通过这个测试，可以比较材料的耐磨性。

磨损测试比传统的材料测试更复杂。 首先，要考虑零件的具体工作条件，确定磨损形式，然后选择合适的试验方法，使试验结果与实际结果更加吻合。

磨损测试方法的比较

磨损检测设备：滚轮磨损试验机、环块磨损试验机、转盘销磨损试验机、往复式摩擦磨损试验机、四球摩擦磨损试验机、接触疲劳试验机、湿磨克磨试验机。

如何测量磨损

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