第一章机械零件失效形式及其抗力指标第4节磨损失效第1讲材料的硬度第三章钢的热处理磨损和材料的硬度密切相关硬度：表征材料软硬程度的一种
性能，反应材料抵抗局部变形或者破坏的能力。测试方法：压入法和划刻法在金属材料中压入法应用最广。压入法硬度值（工业中应用广泛）1
布氏硬度（HBS)（最初的压头是淬火钢球，现在采用碳化钨合金球）始于1900年，由瑞典人JBBrinell提出。历史最悠久
，应用广泛。第三章钢的热处理在外力作用下金属表面被碳化钨球压入产生凹面，计算凹面的应力值作为硬度的大小。（1）测试原理和方法：
用碳化钨球压入试样表面，计算压痕的应力值。将此应力值作为硬度指标。D: 压球直径F Fd：压痕直径H：压痕深度HBS? ?D
/2S ?Dh2F金属表面hHBS??D(D? (D2?d2)d/2测试规范请按照国标GB/T231-2018要求
进行（2）特点与应用：压痕凹面大（几个毫米），数据稳定。适用于灰铸铁、轴承合金等中低硬度的合金。第三章钢的热处理1919年美国
Rockwell提出（2)洛氏硬度压头是锥角为120°的金刚石圆锥体和硬质合金球1）测试方法HRC?100? h(mm
) 0.002(mm)以压痕深度作为硬度值（以HRC为例）h:压痕深度HRA：金刚石压头HRB：硬质合金球HRC：金刚石
压头金刚石圆锥压头洛氏硬度计2）特点与应用压痕小（小于1mm），对工件表面损伤小；操作迅速，立即读出数据；多用于钢铁制造的成品检
验第三章钢的热处理3维氏硬度(HV)（锥面角为136°的金刚石正四棱锥体作为压头）始于1925年，英国的RLSmith
与GESandland提出，第一台维氏硬度计由Vickers公司制造1）维氏硬度的测试原理用单位面积承受的负荷值作为硬度
指标。HV?FSF：载荷（N）S：压痕面积压痕面积与对角线距离d的关系d2 d2维氏硬度压痕S＝?2sin6
801.854d:压痕对角线的距离，mm2）特点与应用维氏硬度值测试原理同布氏硬度相同适合测试软、硬材料的硬度科研院所应用较多
维氏硬度测试仪第三章钢的热处理硬度与抗拉强度、疲劳强度的关系?b?0.33HB?b?0.33Hv经验关系? ?0.16HB-1
第一章机械零件失效形式及其抗力指标第4节磨损失效第2讲粘着磨损与磨粒磨损第三章钢的热处理一、磨损的基本概念1、产生磨损的条
件：两个面接触、相对运动、摩擦。典型实际工况齿轮啮合轴颈与轴瓦火车轮与铁轨滚动轴承第三章钢的热处理2、磨损的定义
：在摩擦过程中零件表面发生尺寸变化和物质耗损的现象叫做磨损。磨损失效：零件因为磨损导致尺寸形状改变不能满足设计的功能要求。3、磨
损的危害决定机械寿命的重要因素轴或其他零件：磨损导致零件局部面积减小，可能引起零件断裂或者引起链接的其它零件断裂气缸体与活塞环：磨
损量决定发动机的大修期发动机活塞环曲轴与活塞第三章钢的热处理二 磨损的种类粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、麻点磨损（接触疲劳
）磨粒磨损气缸套与活塞环粘着磨损蜗轮蜗杆腐蚀磨损高温、腐蚀环境+摩擦麻点磨损滚动轴承第三章钢的热处理1粘着磨损（1）粘
着磨损又称咬合磨损，在滑动摩擦条件下，摩擦副的接触面发生金属粘着，在随后的相对滑动中粘着处被破坏，有金属屑粒被拉拽下来或者是金属
表面被擦伤的一种磨损形式。（2）粘着磨损的过程滑动金属表面被划伤或者金属屑粒脱落局部粘着微撕裂第三章钢的热处理（3）粘着磨损
的特点：磨损速度大；破坏严重。（4）防止措施合理选材，摩擦副配对材料选用硬度差较大的异类材料；硬度提高，耐磨性提高提高表面硬度；
合理设计减小接触压应力；减小表面粗糙度。第三章钢的热处理2 磨粒磨损（1）定义：磨粒磨损又称磨料磨损，在滑动摩擦时零件表面存在
硬质磨粒，使磨面发生局部塑性变形，磨粒嵌入金属表面、摩擦过程中磨粒切割金属表面从而导致零件表面逐渐损耗的一种磨损。（2）磨粒磨损
过程BA微观切削金属表面发生局部塑性变形磨粒嵌入金属表面，切割金属表面表面被划伤第三章钢的热
处理（3）磨粒磨损的特点普遍存在；磨损速度大（4）防止措施减小接触压应力和滑动摩擦距离（设计方面）合理选择高硬度材料，比如高碳钢、
高碳合金钢、耐磨铸铁等；（从材料上考虑）提高表面硬度（表面淬火、渗碳、渗氮、热喷涂陶瓷等工艺）；（从材料表面考虑）减少磨粒数量
（从工作状况方面）。第一章机械零件失效形式及其抗力指标第4节磨损失效第3讲 腐蚀磨损与麻点磨损第三章钢的热处理一、腐蚀磨损在
摩擦力和环境介质联合作用下，金属表层的腐蚀产物剥落与金属面之间的机械磨损结合的一种磨损形式。1氧化磨损摩擦力作用1)过程零件表
面氧化膜反复形成→脱落2)原因氧化膜疏松、与基体结合力差提高零件表面硬度3)防止措施形成与零件表面紧密结合的致密氧化膜氧化磨损
速度小，0.1-0.5?m/y，氧化磨损认为是正常的失效。第三章钢的热处理2微动磨损（咬蚀）1)发生的零件嵌合连接的键、销、
轴与轴套等零件的磨损紧配合轴微动磨损的发生2)微动磨损:交变载荷与振动作用下零件发生微小的相对滑动（2-20μm），配合表面上
产生粉末状磨损产物，称为微动磨损。钢铁零件：产生褐色粉末；铝合金：黑色粉末第三章钢的热处理3)微动磨损的特点与危害集中在局部区
域，摩擦面不脱离，磨损产物不容易排出，兼顾氧化磨损、粘着磨损、磨粒磨损等形式。特点在微区形成一定深度的磨痕与蚀坑。导致零件配
合精度降低、性能下降，严重的时候硬气应力集中和疲劳破坏危害4)防止措施提高嵌合处表面硬度(提高硬度适合所有磨损）在配合处采用垫
衬（软铜皮、塑料、橡胶等）改进设计减小应力集中（增加接触面积、设计卸载槽）第三章钢的热处理3 麻点磨损（疲劳磨损，接触疲劳）（1
）定义：零件工作面作滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力的长期作用下引起的表面疲劳剥落破坏的现象。表现：接触面上出现许多针状
或者痘状凹坑，称之为麻点。（2）过程：类似于疲劳断裂，是裂纹萌生和扩展过程。接触疲劳的三种主要形式滚动轴承滚珠（滚柱）的麻点磨
损齿轮表面磨损1）裂纹起源于表层的麻点剥落齿轮表面切应力最大，裂纹在表面形成。润滑油进入裂纹并封闭，裂纹内壁产生很大的应力，加速
裂纹扩展。剥落深度：0.1-0.2mm.滚动+滑动+润滑第三章钢的热处理滚动轴承2）裂纹起源于次表层的麻点剥落零件表面以下0.7
86b（b为接触面半宽）位置切应力最大，此处发生塑性变形产生裂纹，在交变外力作用下不断向表面扩展造成剥落，剥落的坑比较平直。剥落
层0.2--0.4mm接近纯滚动3）硬化层剥落表面有硬化层的零件中，残留压应力转向残留拉应力表面处理的试样，从表面到心部，压应力
转变为拉应力，残余应力与接触应力的合力超过材料的剪切屈服强度，产生塑性变形和裂纹，裂纹向表面扩展形成硬化层剥落。表面硬化处理第
三章钢的热处理（3）防止接触疲劳的措施提高材料硬度；提高材料纯度；提高零件心部和表面强度；减小表面粗糙度，提高润滑油的粘度以降
低油楔的作用第三章钢的热处理总结?磨损是机械零件常见的一种失效形式，总是从零件表面开始发生。各种磨损的过程和机理不同，因此预防措施也不同。? 提高零件表面硬度，合理设计减小压应力，以及提高表面光洁度等对降低磨损都有利。第三章钢的热处理汽车发动机进气孔有空气滤清器，机油滤清器，这样做的目的是：A 减小粘着磨损 B 减小磨粒磨损C 减小麻点磨损D 减小微动磨损 |
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