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2.4 材料转移

金属在滑动条件下,塑性变形作用是造成摩擦力的主要原因。塑性变形作用会造成金属材料向对偶面摩擦副表面转移,这就是材料转移现象。摩擦学专家对材料转移现象的研究较少,幸运的是现在的摩擦学专家开始关注材料转移现象,并提出材料转移与摩擦磨损机制关系的相关课题。本节用两个例子说明材料转移。

(1)钢在黄铜上摩擦

将钢轴在黄铜轴承上旋转,这样滑动时就会有部分黄铜转移到钢轴上。如果继续滑动,转移到钢轴上的黄铜就会裂成小片变为磨屑,而黄铜继续向钢轴表面转移。这种交替过程持续到轴承磨损为止。

实验表明,钢在黄铜上摩擦,发生材料转移的现象分为两个过程:一是当滑动开始,在短期内部分黄铜转移并涂覆在钢上,但没有自由的磨屑出现。金属的转移量随着时间的增加以指数关系增加,对干摩擦约为 2.75 min结束,对有润滑剂的摩擦约为 5 min结束。

(2)钢在钢上摩擦

例如退火的工具钢在淬硬的工具钢上滑动时,转移过去的金属膜先被氧化,然后才不断地脱落。钢的氧化速度直接决定后期产生的磨屑数量,这一点与黄铜在钢上的摩擦不同。钢在钢上摩擦磨屑的形成是多阶段的过程。

涂覆在圆环上的金属不断地脱落,形成最初的磨屑。最初产生的磨屑较大,主要是因为在此阶段垂直载荷只由较少数的微凸体点所支承,实际接触面积较小。随着滑动继续进行,微凸体点不断长大,与此同时金属的转移和磨损仍然进行着,所不同的是在这个过程中磨屑的尺寸却在逐渐变小,主要因为实际接触面积增大了。在最后阶段,磨粒磨损起到了关键作用,磨损过程已与金属的转移毫无关系,但是金属的转移现象仍然存在。 m7vPelrd8ENYDn4THbZGSoep87vBqYi9Y/zZvr6PZOghRwkarW2yKkSD3lkrTGfS

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