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常见磨损形式及分类
作者:    发布于:2016-05-21 11:09:59    文字:【】【】【
摘要:1.磨粒磨损,2.冲击磨损,3.粘着磨损(金属间磨损),4.高温磨损,5.腐蚀磨损,6. 冲蚀磨损,7.气蚀

常见磨损形式及分类

金属零件的磨损过程包括磨粒对金属表面的犁削和金属碎屑的崩落过程,当金属零件被磨损到不能使用时就必须更换或修复。尽管磨损的结果基本相似,但磨损的过程却截然不同。在选择耐磨材料前有必要了解一下造成磨损的因素。

    如果所有的金属零件都仅受一种类型的磨损,选择堆焊合金就很容易了,然而金属零件失效通常是由两种或两种以上的磨损造成的,这就使得选择满意的耐磨材料变得非常复杂。

    在选择耐磨材料时应该全面考虑各种磨损因素,首先应分清主要因素和次要因素,例如,分析一种金属部件的磨损形貌,主要是磨粒磨损,兼有轻微冲击,那么就应该选择既具有较好的耐磨粒磨损性能同时又具有一定的抗冲击性能的耐磨材料。

比较常见的磨损形式有以下几种:

1。磨粒磨损

我们把固体材料在金属表面不断流动对金属表面所造成的擦伤称之为磨粒磨损。磨粒磨损占整个工业产品失效原因的55-60%。磨粒磨损的表现形式相当复杂,主要可以归纳、细分为以下三种:

1) 低应力磨粒(擦伤)磨损

低应力磨粒磨损通常是指金属表面磨痕轻微的一种磨损,它是由一些硬而且尖锐的磨粒在金属零件的表面以不断变化的速度滑动而造成的,金属零件被这种不停的刮擦逐渐磨损掉(如左图)。磨粒的大小、速度、硬度、表面尖锐程度、磨粒作用的投入角等都是影响低应力磨损的因素。微观组织中含有碳化物的合金,特别是含有铬的碳化物的合金,有较好的抗低应力磨粒磨损的性能,已被成功的应用于低应力磨粒磨损工况。

典型承受低应力磨粒磨损的机械零部件包括:农机具、分离器、过滤筛、输泥管、抛砂机以及斜溜槽等。

2) 高应力碾压式磨损

高应力碾压式磨损的磨痕要比低应力磨粒磨损强烈。当微小而坚硬的磨粒被足以压碎它的碾压力挤压在金属表面上时,金属表面就会产生高应力碾压式磨损。这种磨损通常是在外力作用下,由两个金属表面碾压磨粒而产生的,有时也称之为三体磨损。发生高应力碾压式磨损的表面往往会出现明显的划伤或破裂痕迹,例如表面光滑的韧性合金与硬而粗糙的物体在碾压力作用下相对运动韧性合金就会被划伤。成功用于抗高应力碾压磨损的合金有:奥氏体锰钢、马氏体钢和一些韧性优良的基体中含有碳化物的合金(通常碳化物颗粒细小,譬如碳化钛)。

典型承受高应力碾压磨损的机械零部件包括:钻孔机、螺旋给料器,推土机铲刃,粉碎机,球磨机或棒磨机,轮胎,刹车片,碾压式破碎机,对辊式破碎机,链轮以及搅拌器叶片等。  

3) 凿削式磨损

在一定程度的冲击或重力作用下,金属表面会产生一种低应力擦伤和高应力碾压相伴的磨损形式。当施加在重物(通常是岩石)上的力,传递给金属表面时,重物的突起部分对金属表面就会产生一种犁沟或刨削的作用,而形成明显的凿痕,这就是凿削式磨损。事实上,挖掘机挖土时挖掘斗的磨损就是一个低速凿削式磨损的例子,碎石机部件的磨损则是高速凿削式磨损的例子。以上两例中作用在金属表面上的力类似于切削工具切削金属时的作用力,凿削式磨损对材料韧性要求很高,有时硬度高、抗磨粒磨损性能好的合金反而不能胜任凿削式磨损工况。基体韧性好的碳化物型合金具有较好的抗凿削式磨损性能,奥氏体锰钢更适合凿削式磨损工况。                                                                                                                               

典型承受凿削式磨损的机械包括:吊铲抓斗、推土机铲斗、蛤壳式抓斗、旋转式破碎机、滚压式破碎机以及鄂式破碎机等。

2。冲击磨损

当金属零件受到冲击时,冲击点的应力超过弹性极限就会造成变形,变形向冲击点的下方和两侧延伸,最终导致金属碎块脱落,这就是冲击磨损。

脆性金属的变形能力差,受到强冲击或连续的轻微冲击时就会出现碎裂。即便是韧性较好不易碎裂的金属材料在连续受到冲击的情况下,通常其表面也会出现压缩变形,有时会使金属边缘形成蘑菇状边沿而逐渐剥落。

   

 3.粘着磨损(金属间磨损)

据报道将近15%的磨损是由于相对运动的金属零件之间在无润滑条件下相互磨擦造成的。金属的表面,不论其光洁度有多高,从微观的角度看总是凸凹不平的。当两个金属表面互相接触并相对滑动时,突出的部分因磨擦功作用会被焊合(也称黏着),继而在外力作用下发生破裂,形成微小的金属碎片脱离金属表面,这就是粘着磨损,也称金属间磨损。

典型承受金属间磨损的机械包括:轴、齿轮、阀门、轨道等。
    马氏体堆焊合金具有较好的抗金属间磨损性能,奥氏体钢和钴基合金的抗金属间磨损性能也较好。

4.高温磨损

高温磨损是指金属部件的表面长时间暴露在高温条件下逐步遭到的侵蚀破坏过程。金属材料受热通常会改变合金的微观组织结构,大多数合金在高温下都会出现退火软化现象,而使零件的耐磨性能和使用寿命下降。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                
    造成金属材料高温失效的主要原因是热疲劳和热裂纹。热疲劳和热裂纹都是由金属反复被加热、冷却造成的,在这样的热循环过程中,金属因不断地膨胀收缩而变形,当变形量超过金属的恢复能力时就会引发裂纹。

以上为常见的或一般意义上的高温磨损形式,这里提出一种新的概念——高温磨粒磨损。高温磨粒磨损可以理解为高温磨损和磨粒磨损的一种组合形式。其最终磨损形貌的外在表现是磨粒磨损,但高温磨损全过程参与其中,而且对磨损结果起决定性的作用。

资料显示,含5-12%铬的马氏体钢被广泛的用于抗热疲劳。一些碳化物型合金具有较好的抗高温磨损性能,可以在摄氏630℃的高温环境下工作,高于这个温度时,通常使用非铁基合金——钴基合金。公司研制的抗高温磨粒磨损堆焊材料HP系列合金突破了这一概念限制,在摄氏1000℃高温下仍具有较高的抗磨损性能,在高温磨粒磨损工况条件下,性能远优于钴基合金。

典型承受高温磨损的机械或部件包括:连铸机轧辊,轧钢工作辊,热锻模,钳形工具等;

典型承受高温磨粒磨损的机械或部件包括:烧结热破碎设备,高炉炉顶设备,焦化设备等。


5.腐蚀磨损

              

铁基金属的腐蚀方式多种多样,不论哪种都会促成磨损的加剧,最常见的腐蚀是生锈,生锈使金属表面氧化,形成厚厚的氧化皮,氧化皮剥落使金属变薄,这就是腐蚀磨损。很多堆焊合金都有一定程度的抗腐蚀性,所以对于堆焊合金来说,腐蚀是一个次要的磨损因素。尽管如此,在实际应用中,如果存在特殊的腐蚀介质,选用材料时还是应该将腐蚀当作一个单独的因素来考虑。

6。 冲蚀磨损:

               

液体或气体携带固体微粒在金属表面上高速流动产生的磨损称为冲蚀磨损。固体微粒流向与金属表面间的夹角称为冲蚀角。冲蚀角大于等于45°时称为大角度冲蚀;冲蚀角小于45°时称为小角度冲蚀。

典型承受冲蚀磨损的机械或部件有:除尘风机泵壳、叶片,除尘管道、弯头,煤粉风送管道,细矿料风送管道;出渣水槽、管道、弯头,水利旋流器、重介质旋流器及其相关槽形部件和管件等。

7。气蚀

当液体快速流过金属表面时,液体中往往会不断产生一些气泡,气泡对金属表面形成负压力;气泡很快破裂,当气泡破裂时则对金属表面产生正压力,这种气泡产生、破坏的过程对金属表面施加的交变应力具有很大的破坏性,会使金属表面产生蜂窝状孔洞,即所谓气蚀。

气蚀经常发生在过流部件表面,如水轮机叶片等。大多情况下气蚀与冲蚀磨损同时发生。水流中含泥沙量较少时,水轮机叶片的破坏形式以气蚀为主;水流中含泥沙量较多时,水轮机叶片的破坏形式则以冲蚀为主。

另外,表面光洁度有时也是磨损的一个重要影响因素。综合考察诸如风机叶片、溢流表面及溜槽等金属零部件的耐磨损寿命,我们发现,表面光洁度对使用寿命有时会产生重要影响。表面平光洁度、硬度均匀程度甚至碳化物分布状态的均匀程度,对于板状零件的综合耐磨性能都显得至关重要。例如:螺丝孔周围的磨损表现为彗星式;大面积堆焊表面的磨损形貌为波纹状;存在疏松缺陷的铸件的磨损形貌呈蜂窝状。一般地说,结构和硬度相同的合金零件,表面粗糙的比光滑的磨损速率大。

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