《摩擦学——摩擦与磨粒》课程教学资源（PPT课件）第四章 摩擦过程中金属表层的变化

第四章摩擦过程中金属表层 的变化

第四章 摩擦过程中金属表层 的变化

摩擦过程:是一个物体施载于另一物体的相 对运动过程。受力物体必然发生变形。摩擦产 生的热量使摩擦表面温度升高。力和热共同作 用,使摩擦表面发生一系列变化。主要是 ()表面几何形状的变化 (2)表层晶体缺陷及组织结构的变化 (3)表面膜的变化

摩擦过程：是一个物体施载于另一物体的相 对运动过程。受力物体必然发生变形。摩擦产 生的热量使摩擦表面温度升高。力和热共同作 用，使摩擦表面发生一系列变化。主要是： ⑴表面几何形状的变化 ⑵表层晶体缺陷及组织结构的变化 ⑶表面膜的变化

§1摩擦表面几何形状的变化 1摩擦副滑动时,表面粗糙度不断变化 而趋于一个稳定值。 2.平衡粗糙度:把摩擦磨损过程中,除 了摩擦初期外,在任何后继过程中都会 重复出现的固定不变的粗糙度。 3平衡粗糙度可理解为在磨合过程结束 后,摩擦状态不变时在摩擦表面新形成 的粗糙度,且与原始粗糙度无关

§1 摩擦表面几何形状的变化 1.摩擦副滑动时，表面粗糙度不断变化 而趋于一个稳定值。 2.平衡粗糙度：把摩擦磨损过程中，除 了摩擦初期外，在任何后继过程中都会 重复出现的固定不变的粗糙度。 3.平衡粗糙度可理解为在磨合过程结束 后，摩擦状态不变时在摩擦表面新形成 的粗糙度，且与原始粗糙度无关

52表面受力与变形 一表面和次表面应力 摩擦过程中物体不仅受法向载荷作用,而且两物体 在切向力作用下要发生相对运动。 两固体接触时,材料中最大剪应力的位置非常重要, 因为磨屑的最初形成与最大剪应力位置有关

一.表面和次表面应力 摩擦过程中物体不仅受法向载荷作用，而且两物体 在切向力作用下要发生相对运动。 两固体接触时，材料中最大剪应力的位置非常重要， 因为磨屑的最初形成与最大剪应力位置有关。 §2 表面受力与变形

二塑性变形 1金属摩擦表面塑性变形的特点 ()摩擦表面的接触首先发生在较高的微凸体 上,随外力加大,发生接触的微凸体数目增 多,且接触微凸体将发生弹塑性变形 (2)摩擦表面的塑性变形是不连续的、反复发 生的。其程度由摩擦工况条件决定

1.金属摩擦表面塑性变形的特点 ⑴摩擦表面的接触首先发生在较高的微凸体 上，随外力加大，发生接触的微凸体数目增 多，且接触微凸体将发生弹塑性变形。 ⑵摩擦表面的塑性变形是不连续的、反复发 生的。其程度由摩擦工况条件决定。 二.塑性变形

(3)摩擦表面的接触状态决定了应力状态的不 均匀性,这将导致巨大微观应力。 摩擦表面的近表层(10~100mm)塑性变 形组织呈强烈的方向性,产生表面层织构。 (5)摩擦表面晶体缺陷密度大

⑶摩擦表面的接触状态决定了应力状态的不 均匀性，这将导致巨大微观应力。 ⑷摩擦表面的近表层（10～100nm）塑性变 形组织呈强烈的方向性，产生表面层织构。 ⑸摩擦表面晶体缺陷密度大

2塑性变形沿深度的分布 分两种情况: ①在摩擦表面上塑性变形程度最严重,随 距表面距离增加,塑性变形程度下降,最 后是无变形的金属基体。 ②在次表层中某一深度处塑性变形程度最 严重,随深度增加,塑性变形程度下降, 最后是无变形的金属基体

分两种情况： ①在摩擦表面上塑性变形程度最严重，随 距表面距离增加，塑性变形程度下降，最 后是无变形的金属基体。 ②在次表层中某一深度处塑性变形程度最 严重，随深度增加，塑性变形程度下降， 最后是无变形的金属基体。 2.塑性变形沿深度的分布

§3摩擦表面结构的变化 1摩擦过程中,金属晶体的结构缺陷如空位、位 错及面缺陷(孪晶界、晶界、晶粒位向变化等) 和体缺陷(空位积聚、形成空隙)都会扩展。 2摩擦过程中,除亚结构发生变化外,金属结构 也发生变化,如晶格转变、碳化物的生成和溶解 元素在物体內部再分配及物体间的扩散、相变 再结晶等

⒈摩擦过程中，金属晶体的结构缺陷如空位、位 错及面缺陷（孪晶界、晶界、晶粒位向变化等） 和体缺陷（空位积聚、形成空隙）都会扩展。 2.摩擦过程中，除亚结构发生变化外，金属结构 也发生变化，如晶格转变、碳化物的生成和溶解、 元素在物体内部再分配及物体间的扩散、相变、 再结晶等。 §3 摩擦表面结构的变化

54摩擦表面的温度 表面温度T=整体表面温度T+闪温 整体表面温度是由于表面重复的滑动而产生的。 闪温是由于微凸体间不断相互作用产生的温升 是真实接触面的摩擦热引起的温升,故只产生在 真实接触面积上。 闪温持续时间很短,通常1μm

§4 摩擦表面的温度 表面温度Ts = 整体表面温度T0 +闪温 整体表面温度是由于表面重复的滑动而产生的。 闪温是由于微凸体间不断相互作用产生的温升， 是真实接触面的摩擦热引起的温升，故只产生在 真实接触面积上。 闪温持续时间很短，通常1μm

55摩擦时组织的变化 摩擦是一个复杂过程。 摩擦过程中金属组织变化的动力学特点 ()热源机械能转化为热能(摩擦生热) 而且由于是微凸体接触,脉冲加热方式。 (2)加热与冷却速度异常快 (3)在材料的微观体积中发生加热和冷却过程。 二次组织在微区形成

§5 摩擦时组织的变化 一、摩擦过程中金属组织变化的动力学特点 ⑴热源——机械能转化为热能（摩擦生热）， 而且由于是微凸体接触，脉冲加热方式。 ⑵加热与冷却速度异常快。 ⑶在材料的微观体积中发生加热和冷却过程。 二次组织在微区形成。 摩擦是一个复杂过程