機械加工的切削非金屬夾雜物顆粒形狀測量顯微鏡
為描述接觸表面上產生的運動過程,已經提出了好幾種
模型.由于界面力作用的結果,在表面上,伴隨著形狀及尺寸
的變化就會有材料的移動,否則便會從表面上把材料磨掉而
造成碎屑,或二者兼而有之.在產生碎屑的部位,可以根據單
位時間或單位滑動距離磨掉的材料多少去評定磨損速率.
不能將經過常規工藝精加工表面看作絕對平面.從微觀
上說,這種平面是由凸起和凹陷的部分組成的.根據所用的
精加工方法,這種凹凸排列可以是毫無規律的,也可以呈脊條
狀.、精加工或拋光得越好,表面粗糙度就越低.將兩個表面
合到一起,其上與凸起部位相接觸的只是名義總接觸面積的
一部分,同時凸起部位隨后的行為也將受到材料特性及施加
載荷的控制.在接觸點之間有滑動力起到防止各接觸點間
產生粘合作用時便產生摩擦.因此在潤滑條件下,我們便可
以在這兩個表面之間置入一層潤滑劑膜,以使接觸點的數目
減至較少,同時代之以另一種系統,在這一系統中,被破壞的
粘合部位的強度相當低.
有關磨損機制的一些思路,有待根據磨損過程中產生的
碎片形狀去建立.這些碎片的形狀往往為碟形.在此情況
下曾有人提出,表面上一個凸起的塑性變形,會使該凸起變得
稍為平緩.由予應變在表面上累積的結果,會在表面的下方
產生裂紋,較后則從表面薄弱的部位剪切斷,亦即變了形的
那部分材料發生剝離.這種亞表面開裂可以從第二相粒子(如
夾雜物)生核.一般說,第二相粒子與基體的粘附力總是低的,
而且夾雜物還會平行于表面產生定向變形.如果表面層在剝
離前因加工硬化而變脆,則更容易朝表面發生斷裂,致使第二
相粒子被拉成扁長形狀.
其它形狀的粒子有圓頭楔形(非薄片狀)的和球形的.前
者是由于在表面上起始的低周、高應力疲勞裂紋,于軋制過
程中因相反方向上的滑動造成的結果,這類裂紋以35°的角
度擴展啪.球狀粒子可以用不同的方法解釋為,是由當初就
已落在孔洞或裂紋中的不規則形狀粒子經拋光作用而造成
的,或是由于不規則形狀的粒子受到發熱作用而球化,亦聲由
于油中所含細小粒子的凝聚所致.
條帶狀的粒子,其形狀類似于機加工的切削,是磨削機制
所造成的.在這一機制中,嵌入的粒子或凸起比相對的表面
還要堅硬,其作用如同切削刀具,并以刀具的方式將材料切
掉.金屬的這種磨削作用同非金屬污染物尤其有關,這種污
染物可以是顯微組織本身所含的非金屬夾雜物,也可以是灰
塵顆;蚴歉街哪サ纛w粒,這種顆粒本身則因脫離了表面
而被氧化.
顯微組織中存在有質硬的第二相,如碳化物,只要顯微組
織變得凹凸不平,便會加速相對表面的磨耗.如果有質軟相
構成的區域存在,則該表面將被磨出溝槽.在對硬的鋼進行
機加工時,刀具的磨損要受這兩種材料中碳化物的相對尺寸
所影響.當刀具中的碳化物尺寸小、分布均勻、同時碳化物之
間的間距也小時,若是工件中的碳化物經過如球化處理而變
得粗大,則刀具的磨損較小.當工件中碳化物的間距比刀具
中的小時,刀具的磨損便要增大.