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机械零件的磨损
机械零件的磨损是零件失效的主要模式。
研究磨损的意义:
1、一般机械设备中约有80%的零件失效报废是由磨损引起。
2、磨损引起零件失效导致的损失较大,美国每年损失1000亿美元,直接材料损失200亿。
3、磨损影响设备效率,降低设备工作可靠性,导致设备提前报废。
4、研究磨损机理,可以掌握其特点,为制定合理的维修策略和计划提供依据,为提高设备寿命服务。
3)疲劳磨损(疲劳点蚀)
在滚动或兼有滑动和滚动的高副中,如凸轮、齿轮等,受载时材料表层有很大的接触应力。当载荷重复作用时,常会出现表层金属呈小片状剥落,而在零件表面形成小坑,这种现象称为疲劳磨损或疲劳点蚀。
影响疲劳磨损的因素:
材质
接触表面质量
其它因素(应力、间隙、润滑等)
4)腐蚀磨损
在摩擦过程中,与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损,称为腐蚀磨损
化学腐蚀
电化学腐蚀
全世界每年因腐蚀而报废的钢材与设备相当于年产量的30%。
化学腐蚀过程中不产生腐蚀电流,如金属在高温氧化性气氛中、在干燥空气中、在石油及酒精中的腐蚀……都属于化学腐蚀。
电化学腐蚀过程中会产生腐蚀电流,如金属在潮湿空气、海水、或电解质溶液中的腐蚀都是电化学腐蚀。
高温氧化腐蚀
电化学腐蚀
应力腐蚀
一、高温氧化腐蚀
除Au(金)、Pt外,金属中在空气中都会发生氧化,高温会加速氧化过程。
腐蚀会导致零件有效截面积减小,承载能力降低。
在高温含氧气氛中工作的零件的抗高温氧化能力是一项重要指标。
氧化过程(三个步骤)
金属失去电子成为金属离子
氧原子吸收电子成为氧离
金属离子和氧离子结合为金属氧化物
氧化膜形成后,将金属基体与氧隔开,金属要继续氧化必须:
金属离子及电子(由内向外)穿过氧化膜
氧原子或离子(由外向内)穿过氧化膜
氧化膜层阻止原子、离子及电子穿过氧化膜的能力,决定了材料的抗氧化性能。
Al2O3、Cr2O3、SiO2等氧化膜的熔点高,致密,阻力大;
FeO、Cu2O等氧化膜的熔点低,疏松,阻力小;
在钢中加入Al、Cr(铬)、Si等元素,因其与氧的亲和力比Fe大,故可优先形成氧化物,从而阻Fe的氧化。
二、电化学腐蚀
不同金属或同一金属的不同部分存在电极电位差;
相互接触;
有电介质溶液。
产生条件