當(dāng)兩接觸面作廢動、滑動或漣動滑動復(fù)合運動時，由于作用在摩擦表而微觀體積上周期性的接觸載荷成交變應(yīng)力，使表面及亞表面由于疲勞而產(chǎn)生裂紋，最后導(dǎo)致材料利落和損耗的現(xiàn)象，稱為表面疲勞磨損。

表面疲勞裂紋可以在表面上或亞表面上發(fā)生，可以沿著與表面平行方向或瑟直的方向擴展，結(jié)果導(dǎo)致表層材料成細六狀剝路，常形成麻點狀或痘斑狀的剝落坑。

1. 疲勞磨損機制

根據(jù)裂紋起源訓(xùn)發(fā)展不同，疲勞磨損可分為以下三種情況。

(1)裂紋起源于表面在滑動摩擦或滾動帶有滑動摩擦?xí)r，待別是當(dāng)表面存有缺陷時，裂紋就容易從表面開始。例如兩齒輪在接觸過程中，表面不僅有交變接觸壓應(yīng)力而且還有剪叨應(yīng)力。根抓赫茲的理論，最大壓應(yīng)力發(fā)生在表面上，而最大的剪應(yīng)力發(fā)生在離表面一定距離處。圖1-19為剪應(yīng)力發(fā)生在表面下距離變化曲線。在表面壓應(yīng)力和剪應(yīng)力反復(fù)作用一定周次之后，材料慶面就會產(chǎn)生局部的塑性變形相加工硬化，在漿些組織不均勻處，密易形成裂紋源，導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)與擴散。當(dāng)接觸表面存有潤滑油且滾動力。向與裂紋端部方向一致時．波動物體首先封住裂紋裂口處。(如圖1-20所示)，裂紋中的潤滑油被培在裂縫小，在接觸歷應(yīng)力作用下嚴(yán)生高壓油波，迫使裂紋向30°-45°角方向擴展。當(dāng)裂紋向內(nèi)表面擴展到一定深度都覽度時，裂紋上部如同一懸臂梁承受交變彎肋應(yīng)力，最后因強度不足而折斷成金用磨屑，并留下麻點狀利落坑。

(2)裂紋起源于亞表面

純滾動時．最大剪應(yīng)力產(chǎn)生于下表面一定深度處，如果該處存有缺陷，在周期性最大剪應(yīng)力作用下就會發(fā)生應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋會沿著剪應(yīng)力方向或夾雜物定向發(fā)展，擴展到表面或與縱向裂紋相交剝落而成為磨屑。磨屑多為扇形狀，表面留下錐形坑。

(3)裂紋起源于硬化層和心部的交界處

經(jīng)表面強化處理的零件(如表面淬火、滲碳、氮化等)，其疲勞磨損裂紋往往起源于硬化層與心部交界處。當(dāng)硬化層心部不足，心部強度過低以及過潑層存有殘余應(yīng)力時，都容易在過渡區(qū)產(chǎn)生裂紋。減輕齒輪疲勞磨損的最佳硬化層深度為：

2．影響疲勞磨損的主要因素

(1)材質(zhì)

材料的冶金質(zhì)量、如氣體含量、非金屆夾雜物等都是影響疲勞磨損的重要因素。當(dāng)鋼中有非金屬夾雜物時，特別是脆性的和帶有棱角的夾雜物，在交變應(yīng)力作用下，尖角部位應(yīng)力集中，容易超過基材的彈性極限，并由于塑性交形導(dǎo)致材料加工硬化而引起顯微裂紋，加速疲勞磨損。

材料的顯微組織也有重要影響，鋼中殘余奧氏體含量、碳化物顆粒大小及分布，基體組織狀態(tài)對疲勞磨損均有重要的影響。

(2)硬度的影響

一般情況下．材料硬度越高，裂紋越難于萌生．疲勞磨損壽命越長。但在油潤條件下，疲勞裂紋擴展階段是影響疲勞壽命的主要因素。硬度越高．擦傷越易發(fā)生。裂紋擴展速率越快。

(3)表面粗糙度的影響

機加工的零件表面并非理想的光滑表面，零件接觸時載荷支承在很小的面積上，造成很大的接觸應(yīng)力，不但容易引起粘著磨損，而且會引發(fā)很多微觀點蝕，形成宏觀點蝕裂紋源。因此，表面光潔度的提高有利于疲勞磨損壽命的提高。

(4)環(huán)境的影響

環(huán)境對金屬疲勞磨損有很大的影響。例如：潤滑油中帶有水份可以加速疲勞裂紋的擴展，導(dǎo)致滾動軸承過早地接觸疲勞失效，高溫下潤滑泊發(fā)生分解，在高應(yīng)力區(qū)造成酸性物質(zhì)的堆積，降低接觸疲勞壽命。

 

腐蝕磨損是腐蝕和磨損同時起作用的一種磨損。摩擦副表面在具有腐蝕性介質(zhì)(液體或氣體)中發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)．在表面上生成腐蝕產(chǎn)物常粘附不牢，在摩擦過程中被剝落下來，而新表面又繼續(xù)和介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，這種腐蝕一磨損的重復(fù)過程稱為腐蝕磨損。

在礦山冶金、石油、化工、農(nóng)機等部門的許多機械設(shè)備零部件都是在腐蝕性介質(zhì)中服役，它們不但受到強烈的磨料磨損而且受到嚴(yán)重的腐蝕，據(jù)統(tǒng)計美國每年有23萬噸鋼材，我國有數(shù)萬噸鋼材，全世界有45萬噸鋼材消耗于選礦設(shè)備的腐蝕磨損，其價值約為數(shù)億美元。

腐蝕磨損可分為氧化磨損和電化學(xué)腐蝕磨損兩種。

(一)氧化磨損

1. 氧化磨損過程

在摩擦過程中，金屆表面受周圍介質(zhì)的氧化作用形成氧化膜，然后氧化物不斷地被磨去而使金屬發(fā)生磨耗的現(xiàn)象稱為氧化磨損。

大多數(shù)金屬在空氣中都可與氧反應(yīng)生成氧化膜。按氧化膜的厚度可分為三類，即：薄膜，厚度＜400A，肉眼觀察不出；中厚膜400一500A，金屬表面出現(xiàn)氧化色；厚膜＞500A。

在摩擦過程中，由于固體表面和介質(zhì)問相互作用的活性增加，故形成氧化膜的速率要比靜態(tài)時快得多，在磨損過程個被磨去的氧化膜會在下一次磨擦的間歇中迅速地生長起來，氧化一磨損一氧化反復(fù)進行，這便是氧化磨損過程。

2．氧化膜性質(zhì)對磨損的影響

單位重量的氧化膜體積(1／密度)如果與原金屬差不多，氧化膜是致密的、完整的并牢固地復(fù)羔在金屬表面上；若小于原金屬，則膜中會出現(xiàn)拉應(yīng)力，使膜破壞或出現(xiàn)多孔硫松的膜；若大于原金屬，隨著氧化膜的增長，膜的體積不斷膨脹，在膜內(nèi)生成平行于表面的壓應(yīng)力，以及至直于表面的拉應(yīng)力，最后形成裂紋或從表面脫落。

脆性氧化膜與金屆基體結(jié)合力差容易被磨掉，若氧化膜硬度又高，結(jié)果氧化物嵌入金屬內(nèi)成為磨料，會加速金屬的磨損，反之，韌性而致密的氧化膜則與基體結(jié)合牢固不易被磨損。若氧化物較軟，則對另一摩擦面磨損就小，甚止有防粘著作用。當(dāng)然，對于磨料磨損，氧化膜的保護作用則完全消失，只起加速磨損的作用。

(二)化學(xué)腐蝕磨損

鋼鐵零件在待定的腐蝕介質(zhì)(酸、堿、鹽)中工作，就會相互作用形成各種產(chǎn)物，在磨料的作用下不斷被磨去，腐蝕作用加速，磨損也增加，例如球磨機在濕磨條件下，磨球、襯板和磨料之間就會形成電偶腐蝕電池，金屆材料作為陽極發(fā)生鐵的溶解，磨料作為陰極發(fā)生氧的還原反應(yīng)。腐蝕的速度隨PH值減少而增加，尤共是礦石粉碎過程中某些礦石如黃鐵礦(FeS2)中的硫會涪入介質(zhì)中生成H2SO4引起鋼鐵腐蝕，這種介質(zhì)濃度、溫度越高，腐蝕速度越快。

鎳、鉛、鈦等金屬在特殊介質(zhì)作用下，易生成結(jié)合力強、結(jié)構(gòu)致密的純化膜。鑰、鎢在500℃以上表面能生成保護膜，因此，鎢鉬是高溫耐腐蝕磨損的金屬，鎳、鉻是抗化學(xué)腐蝕磨損的金屬。