磨損的基本原理-機械應力加工檢測顯微鏡
磨損的基本原理
磨損的三個階段可以簡述為表面的相互影響、表面層的變化和
表面的破壞。這三個磨損階段是相關的，并發生在各個接觸斑點上
。接觸表面以機械方式和分子方式進行互相作用。機械作用包含粗
糙峰頂的穿透和粘結。配合表面開始有相對運動后，將會發生由穿
透粗糙峰頂產生的材料彈性推擠和塑性推擠作用。粗糙峰頂的粘結
導致了粗糙峰頂的變形，在極限情況下較軟粗糙峰頂被剪切。分子
作用表現為配合表面上膜層的粘著。在特殊情形下，粘著作用非常
強烈，以至于粘著鍵斷開時將帶出粗大的材料碎片。
機械應力、溫度和化學反應均導致表面層的變化。發生塑性變
形的粗糙峰頂承受的正應力接近于較軟接觸體的壓痕硬度。不過，
如果表面非常光滑、非常柔韌或承受很輕的載荷，則觸點發生彈性
變形。因此，作用于系統的正壓力決定了粗糙接觸點發生塑性變形
的程度。如果載荷足夠小，或者表面是柔韌的，則由于表面發生彈
性變形，磨損的發展非常緩慢。
較大剪切應力的大小和位置取決于摩擦系數。當摩擦系凱≤0
．3時，較大剪切應力和相應的塑流發生在表層底部，每次滑動積
累的塑性應變很小。在潤滑系統中或表面有保護層時通常發生這種
情況。不過，當摩擦系數弘≥0．3時，較大剪切應力發生在表面，
大量的剪切應變被積累。已經提出了幾種基于塑流的磨損機理，包
括粗糙峰頂粘著和剪切；次表面裂紋的成核、生長并形成薄片狀的
磨損顆粒(脫層磨損)和疲勞裂縫的生長。當載荷較大或滑動速度相
對較低時，這些塑性控制的磨損機理占主導作用，而導致了嚴重的
磨損。
在某些情況下，由于材料結構的非理想性，重復的彈性變形可
能導致滾動表面產生凹痕。塑性變形改變了表面層的結構，使金屬
次表層的位錯和近表面的位錯濃度增加，引起了表面層硬化。這個
過程一直持續到達到再結晶溫度和位錯濃度急劇下降時才停止。這
導致了表面層的退火。應變硬化過程和退火過程的多次重復產生了
磨損過程。此外，發生在摩擦表面的高溫和塑性變形加速了擴散速
率，引起了溶質在表面的富集。
