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材料硬度与耐磨性的关系

  耐磨性是指抵抗摩擦作用的能力影响,这种能力的因素不仅取决于钢的成分、组织和性能如硬度碳化物特性、数量、形状与分布还与使用条件和拉伸工艺密切相关如:线材表面粘有大量的灰层沙粒。
 
  硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标,它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力,也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。
 
  不考虑其他因素的情况下硬度越高耐磨性也就好,铸铁的耐磨性好是因为灰铸铁内含有片状石墨的,我们知道石墨具有润滑性能。所以铸铁虽然硬度低但是耐磨性好就是因为石墨的减磨,还有就是表面的光洁度,表面光洁度越高,摩擦越小,相对来说同种材料根据表面处理不同,硬度跟耐磨性是成正比的。
 
  材料的硬度越高,耐磨性越好,故常将硬度值作为衡量材料耐磨性的重要指标之一。
 
  但是耐磨性最好的材料不一定硬度高,最常用的耐磨材料比如铸铁硬度就不高,发动机的凸轮轴就常用铸铁,更典型的还有滑动轴承里的耐磨层是巴氏合金硬度也不高,还有蜗杆蜗轮减速器里为了增强耐磨性,一般用硬度低青铜合金做蜗轮。耐磨,要求的是嵌入性和摩擦顺应性,就是材料磨过后能最快的形成两摩擦面的凹凸相配合的磨擦面。如果单纯追求表面硬度,过硬的材料不容易磨合,反而会降低摩擦面的耐磨性。
 
  根据磨损的机理:
 
  如果是切入式磨损,则提高表面硬度可以较好的提高耐磨性;而如果是冲击性磨损,则提高的效果会差一些。
 
  高锰钢大家应该很熟悉,有很好的抗冲击耐磨性。韧性好的奥氏体,在冲击时发生强烈的加工硬化,提高表面硬度,达到硬度和韧性的很好结合,耐磨效果很好。
 
  如果材料中含有如石墨、六方氮化硼、硫化铁等具有片层状结构的物质,在摩擦中这些物质起固体润滑剂的作用,可以提高耐磨性。常见的铸铁,飞机发动机里的封严涂层等。
 
  塑料与金属对磨时,塑料有很好的适应性,而且还可在金属表面形成薄薄的一层转移膜,改善耐磨性能。往复式压缩机的采用PEEK阀片代替金属阀片,就是一个很好的例子。
 
  巴氏合金则是有油润化条件下的一个非常经典的合金。它的结构是硬质点分布在软相上,摩擦中,硬质点起支持作用,软相被稍微多磨掉一些,形成的空隙正好容纳润滑油,改善润滑条件。
 
  硬度高不等于耐磨性好。硬度高耐磨好,作为一个经验性的初步判断,还是有用的。如果在相同的条件下(相同的磨擦系数、成分、组织、环境条件等等),硬度和耐磨性存在非线性的正比关系。
 
  磨损其实应该是接触表面应力范畴,也就是在一定的压力下,运动的两种金属相互作用,材料消耗的比例。在这种情况下,
 
  硬度高的比低的耐磨性好;
 
  润滑好时候比差的时候好;
 
  表面比压小比大的耐磨好(含接触面积和压力);
 
  表面粗糙度低的比高的好;
 
  内部结构是碳化物比其它晶体结构(马氏体,铁素体等)好。

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