同种材料的胶合磨损现象
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答
这种现象被称为同种材料的胶合磨损现象,指的是在两个接触面由相同材料制成,并且在这两个表面间发生相对滑动时,由于高负荷、低速或者高温等原因导致润滑不良,从而引起的一种磨损形式。这种磨损通常发生在金属部件之间,但也可能影响其他类型的材料。
在胶合磨损过程中,当两个相同的材料表面相互接触时,由于表面粗糙度的存在,即使是非常光滑的表面也存在微小的凸起和凹陷。当这些表面在负载下进行相对运动时,表面上的微观凸起部分会承受极高的局部压力,这可能导致局部温度上升,进而引发材料的微焊接(冷焊)。随着进一步的移动,这些微焊接点会被撕裂,导致材料从一个表面转移到另一个表面,造成所谓的胶合磨损。
同种材料的胶合磨损现象通常需要在以下条件下才会出现:
当摩擦副的接触压应力超过材料布氏硬度值的 1/3 时,粘着磨损会急剧加剧,甚至导致胶合(咬死)。此时,局部高压会破坏表面保护膜(如氧化膜),使金属直接接触并发生粘着。
高滑动速度会导致摩擦热显著增加,使接触面温度迅速升高。高温会降低材料的硬度和强度,加速润滑膜的失效(如润滑油分解或蒸发),同时促进金属间的直接接触和粘着。
在无润滑或润滑不足的条件下,摩擦表面无法形成有效的保护膜(如氧化膜、硫化膜或润滑油膜),导致金属间直接接触,增加粘着倾向。
同种金属或互溶性大的材料(如晶格类型、电子密度相近的金属)更容易发生粘着。例如,钢与钢、铜与铜的摩擦副比异种金属(如钢与陶瓷)更容易出现胶合磨损。
塑性材料(如退火钢)比脆性材料(如铸铁)更易发生粘着磨损。塑性材料在摩擦过程中容易发生塑性流动,导致粘着点扩展并引发深层破坏。
当载荷和滑动速度达到特定临界值时,摩擦热和机械应力的共同作用会显著加剧粘着现象。例如,在高速重载条件下(如齿轮啮合、活塞环与气缸套),胶合磨损更易发生。
表面粗糙度较高时,实际接触面积减小,局部应力集中加剧,导致粘着点更容易形成并扩展。
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