图5-3 滑动磨损
滑动是一种应力类型，指两个物体运动时相切，物体的运动过程一般是连续的，如图5-3所示。物体的运动速度与幅度、方向有关。金属构件滑动磨损的失效类型有线痕、划痕、不规则的磨痕、振纹、材料转移、蚀刻、表面塑性变形、剪切裂纹、烧裂、白层、熔化、摩擦化学反应产物等。
1.线痕
（1）失效特征 线纹状，沿主滑动方向的凹陷，其特点是在长、宽、深以及侧面和磨损位置的凸起或鼓包。线痕的底面可以是光滑的，也可以是粗糙的，且线痕底面内的重叠、碾轧或材料断裂大多数都垂直于滑动方向（剪切裂纹）。在线痕末端处会积有颗粒，从而形成隆起。图5-4所示为18Cr2Ni4WA主动锥齿轮大端端面的线痕及剪切裂纹，是由于轴承损坏后产生的残骸导致的。
（2）导致失效的条件、应力及失效过程 由于磨损表面的粗糙凸起、磨损颗粒或其他颗粒状中间物侵入材料表面，类似微切削工艺，其对耐磨损材料进行磨蚀，或者参与到变形流程中，根据材料的特性决定进入磨蚀环节还是参与到变形流程中。当超出可变形性极限时，将出现局部材料凹陷的现象。
2.划痕
（1）失效特征 与线痕相似，但形状不规则，大多数走向不沿主滑动方向。
图5-4 滑动磨损中的线痕形貌
（2）导致失效的条件、应力及失效过程 由于不当的加工、整修或维护，异物的侵入，形成过程与形成线痕相似，但大多数是在工作开始时产生的，有些是在工作期间产生的。
3.不规则的磨痕
（1）失效特征 主要载荷区域或受压处发亮且平整，磨痕起始处和结束处都比较平缓；粗糙凸起变形、磨损或剪断，表面粗糙轮廓变平整，表面粗糙度值较低。45钢隔套端面与轴端面产生摩擦磨损后形成的磨痕形貌，如图5-5所示。
图5-5 滑动磨损中的磨痕形貌
（2）导致失效的条件、应力及失效过程 一个表面平整的较硬物体作用于较软物体，较软物体在应力作用下会变平整。当压力分布不均匀时，在主要载荷区域和受压处，粗糙凸起被压平，表面粗糙轮廓变平整，形成不规则磨痕。
4.振纹
（1）失效特征 大范围间歇性出现的凹陷和表面凸起。
（2）导致失效的条件、应力及失效过程 由于滑动摩擦因数的间发性波动、不均匀的运动导致振动系统间发性材料磨损。切削加工过程时也会出现类似的现象，特别是在使用钝工具和固定不紧固的情况下。
5.材料转移
（1）失效特征 长条形、不均匀分布的条痕，由磨损表面的材料组成。在磨损表面上有底面粗糙的凹陷和被碾轧的蜂窝状结构的材料凸起和断裂。
（2）导致失效的条件、应力及失效过程 对于相互接触的有黏附倾向的材料，由于微焊作用会形成原子键，黏附形成的原子键在相对运动中又会重新分离。当微焊区域比材料表面区域键合更稳定时，就形成了材料转移，较软的材料被剪断，转移给较硬的材料。转移也可以反方向进行。在黏附焊接机制下会出现这种现象。
6.蚀刻
（1）失效特征 沿滑动方向走向的不规则条纹状粗糙面；有材料转移、材料附着现象的表面开裂；在随后的阶段有过热迹象；可能出现表层变形、断裂、再回火和新硬化区域等。
（2）导致失效的条件、应力及失效过程 对于相互接触的有黏附倾向的金属材料，在过大的挤压、过高的相对运动速度、表面过于粗糙、间隙过小和不适用的润滑剂等情况下，接触表面开始时有条痕、粗糙、材料转移等现象，最后出现大面积焊接。由于相对运动，这些焊接点会马上裂开，如此反复的黏附、磨蚀，导致接触粗糙和开裂。形成蚀刻需要的摩擦力非常大，磨损量也非常大，是一种十分危险的材料失效。(www.xing528.com)
7.表面塑性变形
（1）失效特征 表面几何形状改变，舌状、长形隆起状、胡须状和微裂。
（2）导致失效的条件、应力及失效过程 在载荷过高的情况下延性金属材料发生挤压、转移导致表面几何形状的改变，特别是在这一过程反复发生时。
8.剪切裂纹
（1）失效特征 线状裂纹，大多数垂直于主应力方向，有时会出现微裂纹的分叉现象。
（2）导致失效的条件、应力及失效过程 在切应力或振动载荷过高且反复施加并超出抗剪强度的情况下，磨损表面产生剪切裂纹。
9.烧裂
（1）失效特征 裂纹所在位置受较大热应力，表面颜色发生变化。清晰的网状小裂纹，数量较多，大多数垂直于主应力方向。火炮身管内膛滑动磨损烧裂宏观形貌如图5-6所示；GCr15轴承内圈表面烧损严重，显微组织已产生晶界熔化现象，滑动磨损烧裂微观形貌如图5-7所示。
图5-6 滑动磨损烧裂宏观形貌
图5-7 滑动磨损烧裂微观形貌
（2）导致失效的条件、应力及失效过程 由于机械和摩擦热应力引起不断变换方向的高切应力和由于摩擦热散发不充分引起的较高热应力导致裂纹产生，这些裂纹逐渐聚集在一起导致材料最后断裂失效。这里要注意区分热冲击和温度变化导致的开裂，温度变化开裂在无摩擦应力时也能形成。
10.白层
（1）失效特征 严重蚀刻的白色区域，根据材料和应力的不同可能由马氏体、残留奥氏体、渗碳体和氧化物组成，存在马氏体的位置表面隆起、颜色变浅，在摩擦马氏体周围的热影响区会形成裂纹，甚至断裂。GCr15轴承内圈滚道边缘显微组织，滑动磨损形成的白层如图5-8所示，白色区域为摩擦马氏体。
（2）导致失效的条件、应力及失效过程 对于可硬化钢，由于摩擦应力或电流通过引起局部过高的热应力，导致接触表面温度超过材料的相变温度，发生自淬火，形成极细小的马氏体和残留奥氏体。对于球墨铸铁，表层中分布的渗碳体和氧化物在较低转变温度、较大施加应力的条件下形成。
11.熔化
图5-8 滑动磨损形成的白层
（1）失效特征 圆形、平整的凸起和凹陷，通常为条纹状和小颗粒状，有小熔珠和物质分解现象。
（2）导致失效的条件、应力及失效过程由于接触表面存在低熔点物质，在摩擦应力作用下出现熔化现象。熔化现象在滑动表面上的焊接一般无法发现，除非表面上涂有低熔点物质。通常会在滑动表面的侧表面发现熔珠，该熔珠不承受滑动应力。
12.摩擦化学反应产物
（1）失效特征 平整或粗糙的表层，或出现细小颗粒和粉状颗粒。
（2）导致失效的条件、应力及失效过程 由于润滑剂中存在某些特定气体或成分，在摩擦应力和环境介质作用下，对接触表面产生机械活化和热活化，发生化学反应，产生摩擦化学反应产物。由于氧气存在形成的摩擦氧化，是摩擦化学反应的特殊情况，通常金属表面附着有氧化层，如果氧化颗粒处于松动、硬的状态，则由于磨蚀作用会大大增加磨损。摩擦化学反应产物的优点是可避免金属接触，减少粘连，避免侵蚀；缺点是如果反应层耐久性差，会产生蚀刻，并形成新的反应产物，进而导致更严重的磨损或导致轴承间隙。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
