磨損概念及分類綜述當一個類型機件的外殼在其工作的過程中相互之間接觸并彼此之間產(chǎn)生了相對運動,彼此之間所接觸到的外殼就會逐步地產(chǎn)生一些微小的顆粒物，分離后外殼上出來便形成了一些碎屑，使得這個類型機件外殼上的物體就會慢慢地流失，導致這種結果是由于這個類型機件的質量受到損失、尺寸發(fā)生了改變,從而對這些材料造成的外殼內部表面的損失就被稱之為磨損。1.1磨損的概念當一個機件的外殼在工作過程中相互之間接觸并彼此產(chǎn)生了相對運動，彼此之間接觸到的外殼會逐漸產(chǎn)生一些微小的顆粒物，分離后出來便形成了一些磨屑，使得這個機件外殼上的材料就會慢慢地流失，導致直接結果是由于這個機件的質量損失、尺寸發(fā)生了變化，從而對這些材料所造成的外殼表面損失稱為磨損。但是直到現(xiàn)在，還沒有任何一條明確的磨損界限和概念，不同學者所知道的磨損概念都與之略有偏差。邵荷生認為:由于各種機械力作用、間或與其他環(huán)境發(fā)生的化學或放射性作用，在相對運動的過程,機件正常工作時表面的材料不斷受到損耗，這種情況被統(tǒng)稱為磨損[10]。H.B.kragelsky則把磨損定義為：一種因摩擦組合最終導致的反復振蕩最終引起材料受到的破壞[11]。這實際上也就是主要強調疲勞對于磨損中的影響。在磨損的過程當中，力學作用雖然是最為主要的導致因素，但是磨損的過程也不只是單個力學作用的過程。實際上造成這些磨損發(fā)生的根本原因少不了有機動力學方面的作用，還少不了有機化學、金屬科學、物理科學、表面工程等。材料抗磨損性能并非一種材料本身所必須具有的固有屬性，而是一種與材料所需要處于的服務環(huán)境一起許許多多參數(shù)休戚相關的十分復雜體系。許許多多的影響因素會對摩擦副磨損結果產(chǎn)生影響，譬如摩擦副機件的材質、整個機件在其工作環(huán)境、相對運動特性(相對運動速度以及方式)、負載的運動方式和潤滑條件?？傮w上講磨損是一個十分復雜受諸多因素影響的系統(tǒng)的過程。材料在正常的生產(chǎn)使用以及工作過程中的機械磨損處理過程當中往往被大致上的劃分成三個主要階段：跑合階段、穩(wěn)定磨損階段以及劇烈磨損階段[12]。如圖1.1所示。圖1.1磨損量與時間關系示意圖（1）第一階段——跑合階段(又被稱作磨合階段)：跑合階段是指在摩擦剛剛開始的階段，由于摩擦副的兩個表面在微觀下觀察是凹凸不平的，無論兩種材料的相對硬度高低，磨損過程中相互接觸的摩擦表面都會被慢慢地磨平，實際上的接觸面積會隨著接觸面上的凹凸物被漸漸磨平而逐漸變大，磨損速率會逐漸地變小。在跑合階段磨損率會減小還有一部分的原因是相互接觸的表面會形成較為牢固的氧化膜以及表面產(chǎn)生了硬化造成的。跑合階段是為了給機件的后續(xù)正常運行創(chuàng)造出較為穩(wěn)定的條件。（2）第二階段——穩(wěn)定磨損階段:在此一階段的磨損數(shù)量與平均磨損持續(xù)時間大致上呈現(xiàn)線性相關，磨損的速度大致上保持了穩(wěn)定，大部分機件的使用服役狀態(tài)條件都是處于這一階段。在材料耐磨損實驗當中，往往我們可以根據(jù)這一階段材料的磨損數(shù)量、磨損持續(xù)時間及其磨損速度等來估計得出來。在跑合階段進行得越好，在穩(wěn)定磨損期間進行時所產(chǎn)生的磨損比也會相對較低，機件就會處于越佳的運行狀態(tài)。（3）第三階段——劇烈磨損期：隨著與摩擦副接觸的持續(xù)時間延長，機件的正常工作時間逐步延長，接觸表面就會發(fā)生溫度過高或者兩個摩擦副的接觸表面的質量下降，可能會引發(fā)較為劇烈的震動，磨損的速率也會急劇地增加，從而會導致機件的強度與其精準度下降，最終便會產(chǎn)生機件的失效。上圖所示的磨損曲線可能會由于服役條件的不同而有著較大的差異。如果機件本身的服役條件十分地惡劣，在跑合的階段便會出現(xiàn)劇烈震動，跑合不良的情況從而可能會導致機件無法正常地進行工作，則會直接進入到第三階段——劇烈磨損階段。1.2磨損的分類以及其機理磨損發(fā)生過程指的是一個損害發(fā)生在相對運動中兩個接觸物件材料彼此之間互相接觸的一個物件材料表面而使材料不斷地直接受到摩擦損失的一種過程，它指的是隨著兩個接觸物件之間的相互運動接觸從而發(fā)生相對運動從而最終形成的必然損害后果[13]?？赡軐Σ牧系哪p性能產(chǎn)生影響的因素有許許多多，因此對于磨損的分類也因方法不同而有著許多的類型。較為常見的磨損情況按照其黏著磨損流動機理和腐蝕性質不同來對其進行磨損分類，依照它們性質可以將其性質分為粘著磨損、磨粒磨損、沖蝕磨損、微動磨損、腐蝕磨損等。英國的T.S.Eyre對在金屬工業(yè)應用領域中常見的各種主要磨損過程類型所占磨損比重作過一項調查，結果發(fā)現(xiàn)磨料磨損是在磨損過程中最為普遍存在的磨損類型[14]。（1）磨粒磨損：磨粒磨損是在磨損過程當中最為普遍存在的磨損類型，其是指在摩擦過程之中，因為摩擦副本身所帶有的較硬的凸狀物或者因為外界存在的硬質顆粒所導致的材料表面發(fā)生的損傷與破壞，從而會產(chǎn)生從相互接觸的表面分離出來磨屑并最終脫落下來的現(xiàn)象。前者往往被人們稱之為雙體磨粒的磨損，往往會發(fā)生在例如用銼削的過程當中；后者則往往被我們稱之為三體拋光磨粒的沖擊和磨損，在金相中進行拋光當中經(jīng)常發(fā)生[15]。按照磨粒所需要承受的摩擦力大小不同，磨粒的摩擦性磨損還主要可以被劃分成三種情況：低應力摩擦性磨粒的磨損、高應力摩擦性磨粒的磨損和鑿削式磨粒的磨損。磨粒磨損的研究與處理磨粒磨損主要是指在在工件工作進行的整個過程當中，從材料表面鑿削留下較大顆粒的石英巖磨粒，且大多都含有尖銳的圓形棱角，被研究磨擦后的材料表面大多都含有深坑或者更淺的溝槽。如果由于磨粒與摩擦副表面接觸而產(chǎn)生的壓應力超出了磨粒本身所能承載的最大值，磨粒便有機會不斷被摩擦副碾碎，此時便會變化為高應力的碾碎性磨粒磨損。當發(fā)生了這種拉傷轉變之后，金屬材料便可能會因此發(fā)生了外力拉傷，塑性的材料便會因此產(chǎn)生塑性變形或者疲勞等現(xiàn)象，脆性的材料則可能會因此而發(fā)生表面的破碎或剝落，而當磨粒與摩擦副之間產(chǎn)生的壓應力較小的情況下（并不超過磨粒本身所能承受住的極限），在摩擦的表面只會發(fā)生較為微小的擦傷，磨粒在不會被破壞的同時，材料便會被破壞造成流失，而這種方式便被稱為低應力擦傷性的磨粒磨損。產(chǎn)生磨粒式摩擦產(chǎn)生的磨損原因機理一般認為包括：微觀的斷裂、微疲勞、微切削和微犁溝這四種摩擦形成的過程，磨粒式摩擦產(chǎn)生的原因有很大程度上是由于上述四種方法中的一種影響，也有可能是由于受到了綜合影響，但也只有以其中的一種影響為主。磨粒磨損的示意圖如圖1.2所示。（上圖為雙體磨粒磨損，下圖為三體磨粒磨損）圖1.2磨粒磨損示意圖（2）粘著磨損(又被稱為咬合磨損)：它是在一個法向方向上加上一定程度滑動摩擦的情況下產(chǎn)生的，在這時兩個摩擦副之間的相對滑動速度往往較小。一定的溫度以及一定的壓力是產(chǎn)生粘著磨損的必要的條件。按照擦傷黏著運動磨損嚴重性和程度不同來分別劃分，可以將其區(qū)別為輕微、一般、擦傷和運動膠合四種不同形式的擦傷粘著運動磨損[16]。根據(jù)T.F.jQuinn的研究我們可以清楚地得知，粘著磨損受到破壞的嚴重程度受粘著點的破壞位置的直接影響[17]，破壞力的大小則表現(xiàn)為摩擦力，故此磨損量與摩擦力之間并沒有必然的關系。當粘著點的顆粒物強度相對于摩擦副的一方強度更高時，會在較軟的另外一方內發(fā)生剪切或斷裂,顆粒物則直接依附于較硬的另外一方，在這種情況下被磨損的表面較為粗糙，磨損過程中含有大量的污垢，在嚴重情況下甚至可能會發(fā)生被咬死的現(xiàn)象；而當粘著點的兩個摩擦強度相對于兩個摩擦副的最大強度更高時，則斷裂可能會發(fā)生在任意一方，其中較硬的一方磨損量較小一些。而當粘著點的強度較低時，這種情形下斷裂便會沿著分界面產(chǎn)生，磨損量較小摩擦面也較為平滑。粘著磨損的示意圖如圖1.3所示。圖1.3粘著磨損示意圖（3）沖蝕性磨損：這種沖蝕性的磨損主要是指由于物質中的固體或者是流動物以較為松散的細微顆粒物按照某種一定的角度與速率對物質在材料的表面發(fā)生的沖擊而產(chǎn)生的磨損被我們統(tǒng)稱為具有沖蝕性的磨損。具體分類詳細情況可參見表1.1。其中最常用的沖蝕類型之一就是氣固性沖蝕磨損，它也往往被我們稱之為噴砂式?jīng)_蝕性磨損。表1.1常見的沖蝕磨損類型沖蝕的類型介質第二相破壞實例液滴沖蝕磨損氣體液滴蒸汽機輪葉片氣蝕液體氣泡高壓閥門密封面泥漿沖蝕液體固體粒子泥漿泵輪氣固沖蝕磨損氣體固體粒子鍋爐管道（4）腐蝕性磨損：這種具有腐蝕性的磨損往往被廣泛認為是指在摩擦副所進行的某一個反應過程當中，摩擦副與其周邊環(huán)境的介質之間或者說它就是兩個摩擦副之間所需要進行的一種化學或者是電化學的反應，隨之產(chǎn)生因機械作用而引起的材料損失的現(xiàn)象[18]。腐蝕性磨損作為一種極其復雜但又非常常見的物質磨損類型，它主要指的是由于材料在加工中所遭受到磨損與腐蝕的相互作用所產(chǎn)生的一種磨損結果。在金屬元素被腐蝕的整個過程當中，機械作用往