第二章摩擦及摩擦理論2－PAGE15第二章摩擦及摩擦理論概述兩個(gè)物體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其接觸界面上存在的切向阻抗現(xiàn)象，稱為（外）摩擦。同一物體（如流體或變形中的固體）各部分作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其分子間的阻抗現(xiàn)象稱為內(nèi)摩擦。這里只討論外摩擦。兩個(gè)相互接觸的物體在外力作用下發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢）時(shí)，在接觸面間產(chǎn)生切向運(yùn)動(dòng)阻力，這阻力叫摩擦力，這種現(xiàn)象稱作摩擦。如圖2.1所示，在外力P的作用下，物體沿接觸表面滑動(dòng)（或具有滑動(dòng)趨勢）時(shí)，存在于界面上的切向阻力F就稱作摩擦力。運(yùn)動(dòng)方向F運(yùn)動(dòng)方向FNP圖2.1物體摩擦?xí)r的受力情況①按摩擦副運(yùn)動(dòng)形式分類a.滑動(dòng)摩擦：當(dāng)接觸面相對(duì)滑動(dòng)（或具有相對(duì)滑動(dòng)趨勢）時(shí)；b.滾動(dòng)摩擦：物體在力矩的作用下沿接觸表面滾動(dòng)時(shí)。②按摩擦副運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類a.靜摩擦：物體受力后對(duì)另一物體具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢，處于靜止臨界狀態(tài)時(shí)；b.動(dòng)摩擦：物體受力后，越過靜止臨界狀態(tài)而沿另一物體表面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)。③按表面的潤滑情況分類a.干摩擦：物體的接觸表面上無任何潤滑劑存在時(shí)；b.邊界摩擦：兩物體表面被一種具有潤滑性能的邊界膜分開時(shí)；c.流體摩擦：兩物體表面被潤滑劑膜完全隔開時(shí)；（摩擦發(fā)生在界面間的潤滑劑膜內(nèi)，即流體的內(nèi)摩擦）；d.混合摩擦（半干摩擦和半流體摩擦）：半干摩擦是指在摩擦表面上同時(shí)存在著干摩擦和邊界摩擦?xí)r；半流體摩擦是指在摩擦表面上同時(shí)存在著流體摩擦和邊界摩擦?xí)r。實(shí)際工程表面在摩擦過程中，可能出現(xiàn)一部分被流體膜分隔開，一部分覆有邊界膜甚至同時(shí)伴有材料直接接觸的混合摩擦。為了要搞清摩擦的起因及影響摩擦的因素，以達(dá)到有效地控制摩擦，通常從干摩擦著手分析。嚴(yán)格地講，干摩擦是指兩個(gè)純凈表面（除了材料本身以外，表面上不存在任何潤滑劑膜、吸附膜、反應(yīng)膜和污染膜等）的摩擦。但在大氣環(huán)境中很難得到純凈表面，所以人們通常把“大氣環(huán)境條件下的無潤滑摩擦”也稱為干摩擦。對(duì)于干摩擦的研究已經(jīng)有過很多理論：經(jīng)典的摩擦定律——阿芒頓庫侖定律最早由達(dá)芬奇、阿芒頓、庫侖等對(duì)無潤滑狀態(tài)下固體間相對(duì)滑動(dòng)的問題作過研究，并歸納出以下三條摩擦定律：①滑動(dòng)摩擦力的大小與表觀接觸面積無關(guān)；②滑動(dòng)摩擦力的大小與滑動(dòng)速度無關(guān)；③滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面之間的法向載荷成正比：令F=μN(yùn)（見圖2.1）式中：μ摩擦系數(shù)；N法向載荷（作用力P的法向分力）但實(shí)際上庫侖定律只是近似地反映了摩擦現(xiàn)象的規(guī)律。當(dāng)滑動(dòng)速度較大時(shí)，摩擦系數(shù)與速度有關(guān)。另外，一些極硬的或軟（彈性）材料，摩擦力與法向載荷間的關(guān)系不成正比。摩擦系數(shù)只有在一定的環(huán)境和一定的工況下才有可能是常數(shù)。例如，鋼鐵的摩擦系數(shù)在大氣中為0.6；而在真空中則遠(yuǎn)大于0.6。又如石墨在大氣中摩擦系數(shù)為0.1，而真空中能達(dá)到0.5。這些方面都顯示出庫侖定律的局限性。近代的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，摩擦力與真實(shí)接觸面積有關(guān)，雖然真實(shí)接觸面積與載荷有關(guān)，但影響其是否發(fā)生塑性變形，還與表面粗糙度ε和微凸體的平均曲率半徑ρ有關(guān)。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同一對(duì)摩擦副在不同的工況和環(huán)境條件下摩擦系數(shù)是變化的。因此經(jīng)典的摩擦定律尚不足以完整、合理地解釋摩擦機(jī)理。從第一章中看到，表面的幾何性質(zhì)（粗糙度、微凸體的形狀和大?。?、摩擦副材料的機(jī)械物理性質(zhì)（如硬度、彈性模量等），和表面的環(huán)境條件等都與摩擦有關(guān)。因此，至今也難以確定某種摩擦副固定的摩擦系數(shù)。而是需要通過試驗(yàn)，而且必須注明試驗(yàn)條件，離開這些條件得到的數(shù)據(jù)是沒有意義的。機(jī)械嵌合理論（機(jī)械互鎖理論）機(jī)械嵌合理論認(rèn)為，靜摩擦力是凸峰相互嵌合而阻止相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力（如圖2.2）。FN圖2.2機(jī)械嵌合理論模型靜摩擦系數(shù)μs＝tgθFN圖2.2機(jī)械嵌合理論模型動(dòng)摩擦系數(shù)μk=tgθk≈μs／2。只有在表面凸峰被削平、變形及壓潰后，兩表面才易于作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。也即，表面越光滑平整，摩擦阻力越小。把表面間涂油進(jìn)行潤滑解釋為用油料填平凹谷而減小摩擦阻力。這種學(xué)說也稱為“表面凹凸論”。它不能解釋當(dāng)表面粗糙度特別小的時(shí)候，摩擦力反而很大的現(xiàn)象。分子吸附理論德薩古里亞斯（Desaguliers）發(fā)現(xiàn)摩擦表面間存在分子吸附力，指出表面越光滑，摩擦力越大。這種觀點(diǎn)與機(jī)械嵌合論是矛盾的。實(shí)際上當(dāng)表面十分光潔，兩表面接觸時(shí)雙方表面分子間的吸附力起主要作用時(shí)，摩擦力確實(shí)增大。而一般情況下也不是這樣的。也有人提出過，由于界面分子在摩擦過程中相對(duì)極性發(fā)生變化，認(rèn)為是表面間的靜電吸引力使摩擦表面粘連在一起，從而引起了摩擦力。粘著-犁溝摩擦理論直到20世紀(jì)40～50年代，波登（Bowden）等人在研究金屬干摩擦?xí)r提出了粘著-犁溝摩擦理論，也稱“剪切-變形”摩擦理論，或“分子機(jī)械”理論（前蘇聯(lián)的提法）。他認(rèn)為表面承載后，在某些微凸體的頂端（真實(shí)接觸點(diǎn)）產(chǎn)生了很大的接觸應(yīng)力σ，導(dǎo)致兩表面（接觸點(diǎn)）焊接（粘著）在一起。當(dāng)兩個(gè)表面作相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，必然要將這些焊接點(diǎn)剪斷；同時(shí)，因表面上的凸起部分穿入軟表面，從而使軟表面犁成溝槽。剪斷接點(diǎn)的力和在表面上犁溝的力之和，就是摩擦阻力。這個(gè)理論對(duì)金屬摩擦副的解釋是比較滿意的。本章將主要講述粘著-犁溝摩擦理論，以及滾動(dòng)摩擦和邊界摩擦。2.1粘著-犁溝摩擦理論2.1.1摩擦的起因及摩擦過程中的能耗承載表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)阻力（摩擦力）是由表面相互作用引起的。表面的相互作用有：①表面粘著作用N圖2.3摩擦粘著理論模式是指在潔凈金屬表面，即微凸體頂端相接觸的界面上不存在表面膜的情況下，金屬與金屬在高壓下直接發(fā)生接觸，導(dǎo)致兩表面分子相互吸附而形成連接點(diǎn)（冷焊）N圖2.3摩擦粘著理論模式②表面材料的位移在上圖中B點(diǎn)處雖沒有粘著作用，但是當(dāng)表面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，B點(diǎn)處阻礙運(yùn)動(dòng)的那部分表面材料仍需要被移動(dòng)或?qū)④洷砻胬绯蓽喜鄄拍芾^續(xù)作相對(duì)滑動(dòng)。兩接觸表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要施加作用力（即對(duì)其作功），以克服運(yùn)動(dòng)阻力。這些功主要消耗在：①當(dāng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須要使阻礙運(yùn)動(dòng)的微凸體發(fā)生彈性變形或塑性變形。對(duì)于大多數(shù)金屬材料而言，塑性變形消耗的功是不可逆的。②當(dāng)微凸體間相互粘著時(shí)，必須消耗部分功，剪斷此處的焊點(diǎn)連接。③當(dāng)微凸體相互嵌合時(shí)，必須消耗部分功，剪斷一些微凸體的高峰或使較軟一方材料發(fā)生變形。摩擦過程中消耗的能量就是摩擦力作的功。要使兩個(gè)接觸表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，必須施加一個(gè)切向力來克服摩擦阻力。這個(gè)摩擦力由兩部分組成：①剪斷固相焊接點(diǎn)的力——粘著分量（剪切分量）；②克服硬質(zhì)微凸體在軟表面上的犁溝阻力——犁溝分量。假定這兩項(xiàng)阻力彼此沒有影響，則總摩擦力為此兩個(gè)分量的代數(shù)和。摩擦系數(shù)也可看作是兩部分之和：F=Fb+Fvμ=μb+μv式中：F，μ分別為總摩擦力和總摩擦系數(shù)；Fb，μb分別為摩擦力和摩擦系數(shù)的粘著分量；Fv，μv分別為摩擦力和摩擦系數(shù)的犁溝分量。2.1.2摩擦的粘著分量①簡單的粘著摩擦理論在載荷作用下，接觸點(diǎn)上的接觸應(yīng)力σ很大，當(dāng)達(dá)到金屬的壓縮屈服極限（流動(dòng)極限）σb時(shí),接點(diǎn)處發(fā)生塑性變形，形成小平面接觸，直到接觸面積增大到足以支承法向載荷為止。真實(shí)接觸面積與載荷的關(guān)系為：Ni=σb·Ari（見圖2.4）式中：N載荷的法向部分；Ar真實(shí)接觸面積的總和；σb塑性變形點(diǎn)Aσb塑性變形點(diǎn)Ari總壓力N(a)(b)圖24表面接觸點(diǎn)的受力情況a-微凸體的接觸；b-接觸點(diǎn)（放大）的受力在這些真實(shí)接觸處，出現(xiàn)牢固的粘著接點(diǎn)。摩擦的過程，就是在切向提供一個(gè)力，剪斷這些粘著接點(diǎn)，表面就可以發(fā)生滑動(dòng)。摩擦力主要就是剪斷這些金屬粘結(jié)點(diǎn)的剪切力。式中：Fb摩擦力的粘著分量；μb摩擦系數(shù)的粘著部分；τb較軟金屬粘結(jié)點(diǎn)部分的剪切強(qiáng)度極限塑性變形首先發(fā)生在摩擦對(duì)偶中較軟的一方，剪斷的也是較軟一方的金屬。所以式中σb和τb都應(yīng)取較軟一方金屬的壓縮屈服極限和剪切強(qiáng)度極限。波登的粘著摩擦理論（簡單的）給出的表達(dá)式也符合庫侖定律：“摩擦力與表觀接觸面積無關(guān)；摩擦力與法向載荷成正比”。但是，根據(jù)此表達(dá)式得到的大多數(shù)金屬的摩擦系數(shù)都是一樣的。因?yàn)榇蠖鄶?shù)金屬的τb與σb之比差不多為0.2。而實(shí)踐表明，在大氣條件下，無潤滑金屬的摩擦系數(shù)約0.5，高真空條件下摩擦系數(shù)更大。所以這個(gè)理論尚不完善。②修正的粘著摩擦理論簡單的粘著摩擦理論認(rèn)為，摩擦力只取決于材料的機(jī)械性質(zhì)，而未考慮表面化學(xué)和表面物理性質(zhì)對(duì)摩擦的影響。⑴實(shí)際上真實(shí)接觸面積的大小，不僅與法向載荷有關(guān)，也受載荷切向分量的同時(shí)作用。切向力F的作用很容易使接觸面積擴(kuò)大。故真實(shí)接觸面積的形成，應(yīng)該是切應(yīng)力和壓應(yīng)力的合力達(dá)到材料屈服極限時(shí)，接觸點(diǎn)處發(fā)生塑性變形。假設(shè)σ2+ατ2＝k2α和k均為待定值。式中：σ接觸點(diǎn)上的壓應(yīng)力；τ接觸點(diǎn)上的剪切應(yīng)力；k為兩種應(yīng)力的合力——合成應(yīng)力。即當(dāng)合成應(yīng)力達(dá)到材料壓縮屈服極限時(shí)，此時(shí)真實(shí)接觸面積上發(fā)生塑性變形，面積不再繼續(xù)擴(kuò)大。經(jīng)整理由此式可以看出，由于剪切力的聯(lián)合作用，真實(shí)接觸面積有所增大。所以，由此式求得的摩擦力比簡單的粘著摩擦理論計(jì)算的要大。⑵簡單粘著摩擦理論沒有考慮表面膜（包括污染）對(duì)摩擦的影響。表面膜的存在對(duì)于粘著理論是有很大影響的。當(dāng)粘結(jié)點(diǎn)上金屬之間有表面膜存在時(shí)，剪切首先將剪切強(qiáng)度最低的表面膜剪斷，而不是在金屬基體上。一般來說，表面膜的剪切強(qiáng)度極限τf比金屬剪切強(qiáng)度極限τb小。即式中0<c<1當(dāng)剪應(yīng)力時(shí)，接點(diǎn)尚不能被剪斷，接觸面積仍繼續(xù)擴(kuò)大。μ圖2.5不同α值的μ～c曲線而當(dāng)時(shí)，由表面膜處的接點(diǎn)剪斷，μ圖2.5不同α值的μ～c曲線若Fb很大，由Fb引起的應(yīng)力中，如開始滑動(dòng)可忽略不計(jì)，即當(dāng)合成應(yīng)力達(dá)到金屬的壓縮屈服極限時(shí)，接觸點(diǎn)處發(fā)生塑性變形將和代入上式，得經(jīng)簡化整理后得：根據(jù)摩擦定律由不同的α值，可得μ～c的關(guān)系曲線（見圖2.5）。由圖可見：當(dāng)c趨近于1，即表面膜基本上不存在，也即τf→τb，此時(shí)μ趨向于∞。當(dāng)表面膜存在時(shí)，τf<τb，c從1下降，此時(shí)μb下降得十分明顯。如c值很小，則而所以經(jīng)過修正，粘著摩擦理論的主要論點(diǎn)是：a.真實(shí)接觸面積Ar取決于法向載荷與切向力（摩擦力）共同作用；b.當(dāng)兩個(gè)金屬表面在大氣環(huán)境條件下相接觸時(shí)，被剪切強(qiáng)度極限為τf的表面膜所隔開；c.摩擦力的粘著分量，就是指剪斷分隔這些接點(diǎn)處的表面膜需要的力。如果在高真空中接觸，分隔膜可能不存在，這時(shí)就沿較軟金屬的表層剪斷軟表面上一部分材料，并將其轉(zhuǎn)移到硬表面上。當(dāng)表面有氧化膜或吸附膜覆蓋時(shí)，有些膜破裂處發(fā)生金屬間的焊接，這時(shí)界面的剪切強(qiáng)度可能介于金屬的與表面膜的剪切強(qiáng)度之間。具體數(shù)值視殘留表面膜的面積與金屬接觸面積的比例而定。這種論點(diǎn)能很好地解釋金屬摩擦副在大氣中干摩擦?xí)r的實(shí)際情況。2.1.3摩擦的犁溝分量圖2.6硬質(zhì)微凸體在軟表面上犁溝摩擦的犁溝分量是由于硬金屬峰頂刺進(jìn)軟金屬時(shí)，軟金屬發(fā)生塑性流動(dòng)，被挖出一條溝所需克服的阻力。在粘著項(xiàng)較?。ɡ绫砻嫔嫌辛己玫臐櫥じ采w，界面的剪切強(qiáng)度很低）時(shí)，犁溝分量就成了摩擦力的主要成分。圖2.6硬質(zhì)微凸體在軟表面上犁溝假設(shè)硬金屬表面微凸體為一些半角為θ的相同的錐形峰頂組成（見圖2.6）。摩擦?xí)r只有錐形峰頂?shù)那把孛媾c軟金屬接觸。真實(shí)接觸面積即為接觸面的垂直投影面積（為半圓形）式中：n為微凸體峰頂數(shù)；Ah即為真實(shí)接觸面積Ar；r為接觸投影面積的半徑。微凸體承受的法向載荷為微凸體水平方向接觸投影的面積為三角形，Av=nhr。式中：h犁溝深度。微凸體犁溝時(shí)承受的剪切阻力Fv=Av·σb=nhr·σb犁溝時(shí)的摩擦系數(shù)通常微凸體的θ很大，例如，半球形，則摩擦系數(shù)的犁溝項(xiàng)μv就很小。因?yàn)棣却螅琱就小，Av也很小，可以忽略不計(jì)。而當(dāng)錐形微凸體的θ較小時(shí)，犁溝就不能不計(jì)了。NNAvAh圖2.7球狀微凸體在軟金屬表面上犁溝微凸體為球狀時(shí)（見圖2.7），則得式中：R微凸體半徑；d微凸體與表面接觸面積的直徑。微凸體為平臥的圓柱體時(shí)（見圖2.8），則得NNAvAh圖2.8橫臥圓柱狀微凸體在軟金屬表面上犁溝式中：R圓柱形微凸體直徑；h微凸體壓入深度。圖2.9犁溝時(shí)的金屬堆積圖2.9犁溝時(shí)的金屬堆積這些推導(dǎo)都未考慮軟金屬材料在硬質(zhì)微凸體前沿的堆積（見圖2.9）。同時(shí)，假設(shè)材料是各向同性的。這與實(shí)際有差別，因此還需根據(jù)實(shí)際的犁溝分量作一定的修正。在有犁溝效應(yīng)的時(shí)候，總摩擦力包括對(duì)金屬的剪切項(xiàng)和犁溝項(xiàng)F=Fb+Fv=Ar·τb+Av·σb2.1.4影響摩擦的因素影響摩擦的因素很多，不僅取決于摩擦副的材料性質(zhì)，還與摩擦副所處的環(huán)境（力學(xué)環(huán)境、熱學(xué)環(huán)境、化學(xué)環(huán)境），材料表面的狀況（幾何形貌、表面處理）和工況條件有關(guān)。因此材料的摩擦系數(shù)不是一個(gè)固定的常數(shù)，不是用公式計(jì)算一下就可以得到的。①摩擦副材料的影響a.金屬的整體機(jī)械性質(zhì)：如剪切強(qiáng)度、屈服極限、硬度、彈性模量等，都直接影響摩擦力的粘著項(xiàng)和犁溝項(xiàng)。b.金屬的表面性質(zhì)：表面往往不同于整體，而表面對(duì)摩擦的影響更為直接和明顯。如表面切削加工引起的加工硬化；表層晶體應(yīng)變而發(fā)生再結(jié)晶，使晶粒細(xì)化引起表層硬化。c.晶態(tài)材料的晶格排列：在不同晶體結(jié)構(gòu)單晶的不同晶面上，由于原子密度不同，其粘著強(qiáng)度也不同。如面心立方晶系的Cu的（111）面，密排六方晶系的Co的（001）面，原子密度高，表面能低，不易粘著。不同的單晶摩擦副，摩擦系數(shù)變化很大。如表2.1所列。表2.1幾種單晶金屬在配對(duì)滑動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)摩擦副材料的接觸滑動(dòng)晶面和方向結(jié)晶結(jié)構(gòu)滑動(dòng)摩擦系數(shù)Cu（111）/Cu（111）面心立方／面心立方21.0Cu（111）[110]/Ni（111）[110]面心立方／面心立方4.0Cu（111）[110]/Co（0001）[1120]面心立方／密排六方2.0Cu（111）[110]/W（110）[111]面心立方／體心立方1.4注：（）表示晶面；[]表示方向由表可見，不同結(jié)構(gòu)材料配對(duì)的摩擦副比相同材料或相同結(jié)構(gòu)配對(duì)的摩擦系數(shù)低得多。d.金屬摩擦副之間的互溶性：互不相溶金屬組成的摩擦副的粘著摩擦和粘著磨損都比較低。e.合金元素的作用：實(shí)際上摩擦副的零件都是合金材料。由于合金成分可能產(chǎn)生某種偏聚，使表面上的粘著發(fā)生變化，以致影響摩擦的大小。如Cu-Sn合金中，Sn的偏聚使摩擦降低；而Fe-Al合金中，Al的偏聚使摩擦增高，但如在氧化條件下，由于Al容易生成氧化膜又能使摩擦降低。f.材料表面的化學(xué)活性：化學(xué)活性影響其表面氧化膜的生成速度。g.材料的熔點(diǎn)：通常低熔點(diǎn)材料易引起表層熔融而降低摩擦。圖2.10幾種軟金屬對(duì)鋼滑動(dòng)時(shí)的情況康銅鉛伍德合金圖2.10幾種軟金屬對(duì)鋼滑動(dòng)時(shí)的情況康銅鉛伍德合金鎵速度（m/s）溫度（℃）②溫度的影響摩擦面上引起溫升的因素有兩：a.外界溫度的升高；b.摩擦過程中接觸點(diǎn)處材料的變形和剪斷產(chǎn)生大量的摩擦熱。界面上的溫度升高，由于摩擦副表面的熱性能（導(dǎo)熱率、線膨脹系數(shù)）導(dǎo)致材料機(jī)械性能的改變。熱膨脹時(shí)摩擦副零件間隙變化而使摩擦磨損加劇。對(duì)于熔點(diǎn)低的金屬，當(dāng)摩擦熱引起的溫升達(dá)到金屬熔點(diǎn)后，溫度就不再升高，此時(shí)摩擦系數(shù)也不再升高（見圖2.10）。而對(duì)于一些熔點(diǎn)極高的硬質(zhì)化合物，一般高溫下滑動(dòng)時(shí)，表面不致發(fā)生咬粘。直到某一很高的溫度時(shí)，摩擦系數(shù)才會(huì)明顯增大。這是由于材料在高溫下軟化而使延展性增加，同時(shí)，圖2.11幾種碳化物在高溫下的摩擦系數(shù)界面上擴(kuò)散劇增而使粘著增強(qiáng)（見圖2.11）。這種材料適合做切削刀具。圖2.11幾種碳化物在高溫下的摩擦系數(shù)在有潤滑狀態(tài)下的摩擦熱會(huì)使?jié)櫥瑒┱扯劝l(fā)生變化，容易使油膜厚度變小，導(dǎo)致潤滑失效。在邊界潤滑狀態(tài)下，摩擦熱會(huì)導(dǎo)致一些吸附膜的解吸，氧化速率增快。③環(huán)境介質(zhì)的影響a.周圍氣氛一般來說，周圍是活性氣氛時(shí)，易于在金屬面上形成吸附或氧化膜。而在惰性氣氛或真空中，則不易生成邊界膜，摩擦系數(shù)通常較高。b.周圍的液體介質(zhì)油性介質(zhì)可使摩擦降低；含硫、磷、氯添加劑的油料，一方面可以生成反應(yīng)膜降低摩擦，另一方面又可能成為腐蝕劑。液體燃料或氧化劑等介質(zhì)要視具體成分而定。c.輻射環(huán)境及離子環(huán)境輻射粒子會(huì)破壞有機(jī)潤滑劑；而離子環(huán)境可對(duì)金屬進(jìn)行表面改性。④法向載荷的影響通常認(rèn)為摩擦力與法向載荷成正比，但是摩擦系數(shù)卻不一定隨法向載荷的增大而增大。一般地說，金屬材料摩擦副在大氣中干摩擦?xí)r，輕載下，摩擦系數(shù)隨載荷的增大而增大，因?yàn)檩d荷增大將氧化膜擠破，導(dǎo)致金屬直接接觸。不少的實(shí)驗(yàn)也證明，金屬在滑動(dòng)中，摩擦系數(shù)隨載荷的增加而減小。這是因?yàn)檎鎸?shí)接觸面積的增大不如載荷增加得快。因此載荷的影響需要根據(jù)研究對(duì)象的實(shí)際工況來分析。⑤滑動(dòng)速度的影響金屬表面的相對(duì)滑動(dòng)速度，不僅影響界面溫度，并與兩表面微凸體的相互接觸時(shí)間有關(guān)。當(dāng)滑動(dòng)速度很低（包括相對(duì)位移前的靜態(tài)接觸）時(shí)，表面微凸體接觸時(shí)間長，有足夠的時(shí)間產(chǎn)生塑性變形使接點(diǎn)增大，也有充分的時(shí)間在表面膜破裂以后形成牢固的接點(diǎn)，從而發(fā)生界面粘著。因此需要較大的剪切力剪斷接點(diǎn)而產(chǎn)生宏觀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)摩擦力（靜摩擦）很大。滑動(dòng)開始后，微凸體相接觸的時(shí)間，隨著滑動(dòng)速度的提高而減少，節(jié)點(diǎn)面積增大不多，表面膜不易破裂。所以界面粘著較少，摩擦系數(shù)（動(dòng)摩擦）比靜摩擦小。當(dāng)滑動(dòng)速度非常低時(shí)，可以明顯地看到粘著-滑動(dòng)的交替出現(xiàn)——即爬行。發(fā)生這種摩擦振動(dòng)現(xiàn)象的根本原因，就在于摩擦系數(shù)隨滑動(dòng)速度的增大而減小。當(dāng)滑動(dòng)速度較高，由于界面溫升使材料表面發(fā)生軟化或熔化。表面材料與環(huán)境的反應(yīng)加劇，使摩擦系數(shù)隨速度的增大而增大?？梢哉J(rèn)為隨速度的增大，摩擦系數(shù)存在最佳值。⑥表面粗糙度的影響根據(jù)機(jī)械嵌合理論，表面越粗摩擦越大；而根據(jù)分子粘著觀點(diǎn)，表面間達(dá)到分子能作用摩擦系數(shù)粗糙度圖2.12表面粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響的距離內(nèi)，摩擦系數(shù)會(huì)增大。因此表面粗糙度有一個(gè)最佳值摩擦系數(shù)粗糙度圖2.12表面粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響2.2滾動(dòng)摩擦圓柱或圓球在力矩的作用下沿接觸表面運(yùn)動(dòng)，當(dāng)接觸點(diǎn)上兩接觸物體間的相對(duì)速度為零時(shí)，稱為純滾動(dòng)。從理論上講，相對(duì)速度為零時(shí)，應(yīng)當(dāng)沒有摩擦。但工程實(shí)際中，沒有真正的純滾動(dòng)。故在滾動(dòng)中產(chǎn)生的阻力稱滾動(dòng)摩擦。常用摩擦副中齒輪、車輪、滾動(dòng)軸承等都是滾動(dòng)摩擦。兩接觸物體作相對(duì)滾動(dòng)時(shí)的阻力，遠(yuǎn)比作相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的小。因而，很早以前人們就用滾子搬運(yùn)重物來代替滑動(dòng)，以減小摩擦。2.2.1滾動(dòng)摩擦的起因①微觀滑動(dòng)在實(shí)際工程中純滾動(dòng)是不存在的。表面在滾動(dòng)時(shí)存在著微觀的相對(duì)滑動(dòng)?？朔⒂^滑動(dòng)時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)阻力，就是滾動(dòng)摩擦力。圖2.13硬質(zhì)圓柱在彈性平面上的滾動(dòng)NN（a）（b）圖2.13硬質(zhì)圓柱在彈性平面上的滾動(dòng)NN（a）（b）雷諾發(fā)現(xiàn)，圓柱在法向力作用下壓向彈性平面，在接觸弧長CC中靠近壓力中心O點(diǎn)處的伸長量最大，依次向兩側(cè)縮減,見圖2.13（a）。當(dāng)圓柱滾動(dòng)時(shí)彈性表面接觸區(qū)中的變形發(fā)生了變化。前緣（AC?。┥扉L，而后緣（CE?。┛s短，見圖2.13（b）。經(jīng)仔細(xì)測量，滾動(dòng)一周后，前進(jìn)的路程稍短于周長πD。這說明滾動(dòng)接觸界面上存在著微量的相對(duì)滑動(dòng)。NN圖2.15球在曲槽中滾動(dòng)b.球在直槽（圖2.14）和曲槽（圖2.15NN圖2.15球在曲槽中滾動(dòng)圖2.14球在直槽中滾動(dòng)滾動(dòng)軸承就是這種接觸。接觸面呈橢圓狀球面。由圖2.15（b）可見，在滾動(dòng)的瞬間整個(gè)接觸區(qū)繞軸線AA回轉(zhuǎn)。瞬間中心A兩側(cè)的線速度方向相反，見圖2.15（a），接觸區(qū)中央部分（ACA?。┑钠骄俣萔m與滾動(dòng)方向一致，見圖2.15（d），而接觸區(qū)兩端（AB?。┑乃俣确较騽t與Vm相反。由此可知，在滾動(dòng)接觸界面上，存在著繞瞬心A回轉(zhuǎn)的微量滑移。圖2.14球在直槽中滾動(dòng)圖2.16球在彈性表面滾動(dòng)時(shí)的彈性滯后現(xiàn)象這種滑移通常是很小的，常因材料切向應(yīng)變的彈性恢復(fù)而使之抵消，即不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。不發(fā)生滑動(dòng)的區(qū)域叫粘滯區(qū)，見圖2.15（c），發(fā)生滑動(dòng)的區(qū)域叫滑動(dòng)區(qū)。粘滯區(qū)沿Vm方向逐漸縮小。如摩擦對(duì)偶面的幾何形狀比較貼合，則粘滯區(qū)的范圍較小。而兩者幾何外廓貼合得不好時(shí)，粘滯區(qū)就大。圖2.16球在彈性表面滾動(dòng)時(shí)的彈性滯后現(xiàn)象②彈性滯后鋼球在彈性表面上滾動(dòng)時(shí)（圖2.16），首先將前方的材料張緊，然后將前緣已張緊的材料壓陷，這需要作功；滾動(dòng)體后方的彈性材料同時(shí)進(jìn)入松弛狀態(tài)。這時(shí)的彈性恢復(fù)能推動(dòng)球向前。這種回彈的能力小于滾動(dòng)體將前緣材料張緊并壓陷時(shí)所作的功。在張緊-松弛的過程中，必然消耗能量，這就是摩擦消耗的功。也就是彈性變形引起的滾動(dòng)摩擦阻力。這種現(xiàn)象也稱彈性滯后。NN圖2.17球在平面上滾動(dòng)時(shí)形成溝槽的過程N(yùn)N圖2.17球在平面上滾動(dòng)時(shí)形成溝槽的過程如滾動(dòng)表面上的接觸壓力過大，則表面上將形成溝槽。軟質(zhì)金屬表面所產(chǎn)生的槽寬度較大。這種溝槽的出現(xiàn)就是一種塑性變形。由于滾動(dòng)體在槽中反復(fù)滾動(dòng)，溝槽表面被加工硬化，溝槽寬度就不再繼續(xù)擴(kuò)展而成彈性狀態(tài)。有人根據(jù)形成溝槽所消耗的功來計(jì)算摩擦力。把引起溝槽的過程看作類似于滑動(dòng)接觸中的犁溝過程，如圖2.17所示。鋼球未滾動(dòng)時(shí)在法向載荷下與平面的接觸面積為滾動(dòng)時(shí)，鋼球?qū)⑶熬壍膹椥圆牧蠅合?，則承載面積為：這時(shí)的滾動(dòng)壓應(yīng)力達(dá)到屈服極限球前方阻止金屬作塑性位移的切向力為：F=τA2＝τsA2式中：τs為剪切屈服極限；接觸面積在水平方向的投影為半月形，其面積為則將代入，則如略去粘著項(xiàng)，把σb和τs看作材料固有的常量，則摩擦阻力可寫成式中：N法向載荷；D鋼球直徑。k取決于材料機(jī)械性能的常數(shù)：④粘著效應(yīng)在滾動(dòng)接觸過程中，界面上也會(huì)發(fā)生粘著接點(diǎn)。但由于界面滑移極微，粘著接點(diǎn)的破斷與滑動(dòng)中的剪切不同，而是依次將接點(diǎn)拉長、剝離直至斷開。拉斷粘著接點(diǎn)所需的力，遠(yuǎn)小于剪斷整個(gè)界面上全部接點(diǎn)所需的力。所以說，粘著在滾動(dòng)接觸中的成分極小，通?？陕匀ゲ挥?jì)。因此邊界膜的存在雖然能降低粘著，但由于粘著本身不重要，估計(jì)邊界膜對(duì)滾動(dòng)摩擦阻力的影響也不大。（平時(shí)在滾動(dòng)軸承中加油主要是降低滾動(dòng)體與保持架之間的滑動(dòng)摩擦）。2.2.2彈性狀態(tài)下的自由滾動(dòng)阻力當(dāng)兩個(gè)表面無約束地作相對(duì)滾動(dòng)，而且接觸界面上沒有切向力存在時(shí)的滾動(dòng)，稱為自由滾動(dòng)。一般由工程材料制成的滾動(dòng)表面，在承載接觸中，不是純粹的點(diǎn)接觸或線接觸，因滾動(dòng)接觸表面會(huì)發(fā)生變形，故都有一定的接觸面積（變形量）。發(fā)生變形就要作功，就有損耗，損耗的功就是摩擦力作的功。接觸面積的大小與滾動(dòng)元件的表面幾何形狀，材料性能及載荷等因素有關(guān)。摩擦功的推導(dǎo)是根據(jù)滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生塑性變形消耗的起槽功，減去彈性恢復(fù)功，余下的為回彈時(shí)的損耗即摩擦功?，F(xiàn)假定變形在彈性范圍內(nèi)，且不考慮溫度、應(yīng)力的變化頻率（滾動(dòng)速度、時(shí)間）等因素對(duì)變形的影響，來求常見的圓柱-平面，球-平面及球-直槽的滾動(dòng)摩擦系數(shù)μg。①剛性圓柱在彈性平面上的滾動(dòng)根據(jù)赫茲理論，圓柱-平面時(shí)的接觸應(yīng)力為N圖2.18圓柱-彈性平面滾動(dòng)時(shí)的滾動(dòng)阻力式中：σHN圖2.18圓柱-彈性平面滾動(dòng)時(shí)的滾動(dòng)阻力σ距壓力中心x處的壓應(yīng)力，壓力呈橢圓曲線分布；（見圖2.18）b接觸寬度的一半；L接觸長度（圓柱體的高度）。如取L為一個(gè)單位長度時(shí)滾動(dòng)時(shí)，接觸區(qū)的右半側(cè)受到壓縮，其受壓側(cè)的阻力矩M為：接觸寬度當(dāng)滾動(dòng)距離為x時(shí)，將接觸區(qū)右半側(cè)材料壓下所做的功（起槽功）為：（β為距離x的弧度）將b代入，并取x為一單位距離，則由于彈性滯后，接觸區(qū)的左半側(cè)回彈的功有一部分損耗。設(shè)損耗系數(shù)為ε。那么回彈損耗的功Φ’（及滾動(dòng)摩擦功）為：在滾過x這段距離的過程中，滾動(dòng)阻力Fg作的功就是彈性恢復(fù)損耗的功則滾動(dòng)摩擦系數(shù)μg（滾動(dòng)阻力與正壓力之比）為（設(shè)x為1單位距離）：式中：R為圓柱體的直徑；E為綜合彈性模量。②剛性球在彈性平面上的滾動(dòng)按照上面同樣的原理：1.求起槽功：從赫茲理論求得接觸壓力；右半側(cè)受壓，求出受壓側(cè)的阻力、阻力矩以及阻力矩所做的功；2.求彈性恢復(fù)（回彈）損耗的功。即起槽功乘以損耗系數(shù)ε；損耗了的回彈功為滾動(dòng)摩擦力作的功；3.由滾動(dòng)摩擦力與正壓力的關(guān)系求得滾動(dòng)摩擦系數(shù)。球在平面上的接觸面積為圓形。③剛性球在直槽中滾動(dòng)圖2.19球在直槽中滾動(dòng)的接觸區(qū)球在直槽中的接觸區(qū)為橢圓形（見圖2.19），推導(dǎo)的過程同前。圖2.19球在直槽中滾動(dòng)的接觸區(qū)得到的滾動(dòng)摩擦系數(shù)為：式中：R為滾動(dòng)球的半徑；a和b分別為橢園形接觸面積的短、長半徑。式中：ka,kb,A,B均為常數(shù)，數(shù)值可參閱彈性力學(xué)。E為綜合彈性模量。當(dāng)金屬與金屬作相對(duì)滾動(dòng)時(shí)，高接觸應(yīng)力下的滾動(dòng)摩擦阻力基本上取決于塑性變形或起槽功；在低接觸應(yīng)力下，當(dāng)鋼表面與彈性表面作滾動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)摩擦損失主要是彈性滯后。滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)均要求其不發(fā)生塑性變形，接觸變形均在彈性范圍以內(nèi)。這樣滾動(dòng)摩擦系數(shù)μg≈0.001。而汽車輪胎與路面接觸時(shí)，因輪胎的彈性滯后損失較大，滾動(dòng)摩擦系數(shù)μg約為0.01～0.03。2.3邊界摩擦當(dāng)摩擦界面上存在著一層與介質(zhì)性質(zhì)不同的薄膜，并且具有良好的潤滑性，此膜稱為邊界膜。這時(shí)的摩擦狀況叫做邊界摩擦。廣義來講，由吸附膜、反應(yīng)膜及涂覆的金屬薄膜或固體潤滑膜都屬于邊界膜。邊界摩擦情況下，界面的潤滑性能決定于邊界膜的性質(zhì)。而且只取決于摩擦表面的性質(zhì)和邊界膜的結(jié)構(gòu)形式，與潤滑劑的粘度無關(guān)。斯特貝克（Stribeck）根據(jù)徑向軸承的無量綱參數(shù)與摩擦系數(shù)的關(guān)系曲線（見圖2.20），劃分了干摩擦、邊界摩擦、混合摩擦和流體摩擦等不同范圍。圖2.20圖2.20Stribeck曲線摩擦狀態(tài)潤滑膜厚度摩擦系數(shù)干摩擦（無潤滑）>0.1～1邊界摩擦100～102nm0.01～0.1流體摩擦>0.1μm0.001～0.01彈性流體動(dòng)力潤滑0.01～1.0μm0.001～0.01混合摩擦0.01～0.5表2.2各種摩擦狀態(tài)下的摩擦系數(shù)范圍2.3.1邊界膜的分類及其適應(yīng)范圍表2.3中簡單列出了各種類型邊界膜的特點(diǎn)及適應(yīng)范圍。表2.3邊界膜的分類及其適應(yīng)范圍分類特點(diǎn)形成條件適應(yīng)范圍舉例吸附膜物理吸附膜由于分子引力的作用使極性分子定向排列，吸附在金屬表面上。吸附與脫附完全可逆在2000～10000cal/mol的吸附熱時(shí)形成。在高溫時(shí)脫附常溫、低速、輕載脂肪酸極性分子吸附在金屬表面，形成脂肪酸膜化學(xué)吸附膜由極性分子的有價(jià)電子與基體表面的電子發(fā)生交換而產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合力，使極性分子定向排列，吸附在金屬表面上。吸附與脫附不完全可逆在10000～100000cal/mol的吸附熱時(shí)形成。在高溫下脫附，隨之發(fā)生化學(xué)變化中等溫度、速度、載荷硬脂酸極性分子和氧化鐵在有水的情況下反應(yīng)生成硬脂酸鐵膜反應(yīng)膜化學(xué)反應(yīng)膜硫、磷、氯等元素與金屬表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成反應(yīng)膜。這種膜的熔點(diǎn)高，剪切強(qiáng)度低。反應(yīng)膜是不可逆的在高溫條件下反應(yīng)生成重載、高溫、高速十二烷基硫醇的硫原子與鐵反應(yīng)生成硫化鐵氧化膜金屬表面由于結(jié)晶點(diǎn)陣原子狀態(tài)處于不平衡，化學(xué)活性比較大，極易與氧反應(yīng)，形成氧化膜在大氣中室溫下，無油純凈金屬表面氧化生成只能在短時(shí)間內(nèi)起潤滑作用室溫下鋼鐵表面形成的氧化鐵膜。如Fe3O4,Fe2O3等固體潤滑膜由軟金屬、無機(jī)固體潤滑劑、自潤滑塑料等低剪切強(qiáng)度的材料涂覆或轉(zhuǎn)移在摩擦表面上形成薄膜，將金屬接觸表面隔開涂覆或由固體潤滑材料在摩擦過程中轉(zhuǎn)移到金屬表面上重載、低速、高溫等特殊環(huán)境MoS2、PTFE、Au等薄膜2.3.2邊界摩擦機(jī)理當(dāng)界面存在吸附膜時(shí)，吸附在金屬表面上的極性分子形成定向排列的分子?xùn)?。圖2.21為單分子層吸附膜的定向結(jié)構(gòu)。也可以形成多分子層吸附膜。當(dāng)單分子層吸附膜達(dá)到飽和，極性分子緊密排列，分子間的內(nèi)聚力使吸附膜具有一定的承載能力，有效地防止兩摩擦表面圖2.21單分子吸附膜的定向結(jié)構(gòu)圖2.22單分子吸附膜的潤滑作用模型直接接觸圖2.21單分子吸附膜的定向結(jié)構(gòu)圖2.22單分子吸附膜的潤滑作用模型當(dāng)邊界膜是反應(yīng)膜時(shí)，由于摩擦主要發(fā)生在這個(gè)熔點(diǎn)高、剪切強(qiáng)度低的反應(yīng)膜內(nèi)，有效地防止了金屬表面直接接觸，也能使摩擦系數(shù)降低。載荷圖2.23邊界潤滑機(jī)理模型由于表面凹凸不平，在載荷的作用下，接觸點(diǎn)上的壓力很大。當(dāng)兩表面相互滑動(dòng)時(shí)，接觸點(diǎn)上的溫度很高，導(dǎo)致這部分邊界膜破裂，產(chǎn)生金屬直接接觸載荷圖2.23邊界潤滑機(jī)理模型式中：Ar承擔(dān)全部載荷的面積；τb金屬粘著部分的剪切強(qiáng)度；τf邊界膜的剪切強(qiáng)度；α在承擔(dān)載荷面積內(nèi)發(fā)生金屬直接接觸部分的百分?jǐn)?shù)。在邊界潤滑中，當(dāng)邊界膜的潤滑作用良好時(shí)，α值比較小。摩擦力和摩擦系數(shù)可以近似地表示為：式中：σb較軟金屬的壓縮屈服極限；τf邊界膜的剪切強(qiáng)度。由此可知：當(dāng)邊界膜的潤滑作用良好時(shí)，摩擦系數(shù)取決于邊界膜內(nèi)部的剪切強(qiáng)度。由于它比金屬的剪切強(qiáng)度低得多，所以此時(shí)的摩擦系數(shù)比干摩擦?xí)r的低得多。當(dāng)邊界膜的潤滑效果比較差時(shí)，α值比較大，即摩擦面上金屬的粘結(jié)點(diǎn)比較多，因而摩擦系數(shù)升高。通常，此時(shí)的摩擦系數(shù)比邊界膜潤滑作用良好時(shí)的大3～4倍左右。2.3.3邊界膜的潤滑性及影響邊界摩擦的因素吸附膜的摩擦系數(shù)取決于被吸附的極性分子的鏈長，即碳原子數(shù)。隨著碳原子增多，μ下降。吸附量也影響其摩擦系數(shù)。當(dāng)吸附達(dá)到最大飽和量時(shí)，μ保持穩(wěn)定的低值。如果脂肪酸在金屬表面形成皂，因其低剪切而使μ降低。反應(yīng)膜的摩擦系數(shù)比吸附膜穩(wěn)定。因此一般用于重載、高速及高溫條件下。邊界膜的性能決定了邊界摩擦，因此影響邊界膜性能的因素就是影響邊界摩擦的因素。①溫度的影響因?yàn)樯邷囟瓤梢允刮侥そ馕?，引起吸附膜解吸的溫度，稱為吸附膜的臨界溫度。臨界溫度以上吸附膜就失去作用。圖2.24溫度對(duì)邊界膜摩擦系數(shù)的影響圖2.25滑動(dòng)速度對(duì)邊界膜摩擦系數(shù)的影響對(duì)于反應(yīng)膜而言，必須達(dá)到一定溫度才能反應(yīng)成膜，起到潤滑作用。溫度對(duì)邊界膜摩擦系數(shù)的影響如圖2.24所示。圖中曲線Ⅰ為脂肪酸在臨界溫度以下，摩擦系數(shù)不隨溫度而變。超過臨界溫度，摩擦系數(shù)急劇上升；曲線Ⅱ?yàn)楹袠O壓添加劑的潤滑油，化學(xué)反應(yīng)前摩擦系數(shù)較高，達(dá)到反應(yīng)溫度后，摩擦系數(shù)保持穩(wěn)定的低值；曲線Ⅲ為極壓添加劑和脂肪酸的混合物，在低溫和高溫區(qū)摩擦系數(shù)都能保持低值，即在低溫和高溫下都有較好的潤滑性；曲線Ⅳ圖2.24溫度對(duì)邊界膜摩擦系數(shù)的影響圖2.25滑動(dòng)速度對(duì)邊界膜摩擦系數(shù)的影響②速度的影響在穩(wěn)定而平滑的摩擦情況下（速度約為10-3～2cm/s）摩擦系數(shù)不受速度的影響。在速度非常低的情況下，即在靜摩擦向動(dòng)摩擦過渡的速度范圍內(nèi)，吸附膜的摩擦系數(shù)隨速度的提高而下降，然后達(dá)到一個(gè)定值?；瘜W(xué)反應(yīng)膜的摩擦系數(shù)隨速度的提高而增大，然后達(dá)到穩(wěn)定。見圖2.25。③載荷的影響在一般載荷下，吸附膜的摩擦系數(shù)不受載荷的影響，在滑動(dòng)摩擦?xí)r，若載荷尚未達(dá)到使吸附膜脫附的程度，則吸附膜的摩擦系數(shù)比反應(yīng)膜的低。但當(dāng)載荷增大時(shí)，吸附膜破壞了，而具有極壓性能的反應(yīng)膜卻能在載荷極高時(shí)起到降低摩擦的作用。2.3.4邊界膜的強(qiáng)度圖2.26亮油料的Pn（相當(dāng)于PV值圖2.26亮油料的Pn（相當(dāng)于PV值）值曲線①臨界PV值在正常的邊界潤滑中，當(dāng)速度一定時(shí)，逐步增加載荷（或載荷一定時(shí)，逐步加大速度），當(dāng)速度或載荷達(dá)到某一數(shù)值，此時(shí)摩擦副的溫度突然升高，摩擦系數(shù)和磨損量急劇增大，這個(gè)PV值稱為臨界PV值。圖2.26為亮油料的極限載荷與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，曲線上的點(diǎn)為臨界PV值。（曲線是在四球機(jī)上測得，加載速度為25kgf／min）。②臨界溫度值當(dāng)摩擦表面溫度升高到使邊界膜失向、軟化或熔化，吸附膜發(fā)生脫附時(shí)，摩擦系數(shù)迅速增大，但還具有某些潤滑作用，此時(shí)的溫度稱為第一臨界溫度。當(dāng)溫度升高到使?jié)櫥停ㄖ┌l(fā)生聚合或分解，邊界膜完全破裂時(shí)，摩擦副發(fā)生粘著，磨損劇增。此時(shí)的溫度稱為第二臨界溫度。圖2.27鋼圓柱對(duì)不銹鋼板摩擦?xí)r，脂肪酸單分子層的相對(duì)耐久性③臨界摩擦次數(shù)圖2.27鋼圓柱對(duì)不銹鋼板摩擦?xí)r，脂肪酸單分子層的相對(duì)耐久性邊界膜達(dá)到潤滑失效時(shí)所重復(fù)的摩擦次數(shù)稱為臨界摩擦次數(shù)。也就是邊界膜的耐久性。臨界摩擦次數(shù)的多少，不僅取決于邊界膜的性質(zhì)，同時(shí)也與載荷、速度、溫度等因素有關(guān)。一般情況下，吸附膜的極性分子鏈越長（即碳原子數(shù)越多），臨界摩擦次數(shù)越多。圖2.27為脂肪酸單分子層的相對(duì)耐久性（相當(dāng)于臨界摩擦次數(shù)）。提高邊界膜強(qiáng)度的方法：a.合理選擇摩擦副材料和潤滑劑，提高表面光潔度。b.在潤滑劑中加入一定量的油性添加劑或極壓添加劑。油性添加劑和極壓添加劑的條件是：分子中應(yīng)具有極性基團(tuán)；形成的邊界膜具