2.磨损的分层理论
在磨损时,最接近表面的材料中位错密度较低,因此其冷加工硬化程度比次表层低,随着摩擦运动的进行,位错在次表面堆积,进而形成微孔。由于微孔的长大和连接,最后形成平行于磨损面的裂纹。当裂纹扩展到临界长度时,裂纹和表面之间的材料被剪切而形成片状磨粒。
“分层理论”认为:磨损过程主要包括次表面变形、裂纹形核及扩展过程。因此,凡能抑制或减缓这三个过程的方法都可以减少磨损。例如,降低摩擦系数或增加材料强度,减少变形、提高材料的韧性都可在一定程度上抑制裂纹的形核及扩展,从而减少磨损。
该理论解释了在磨损过程中观察到片状磨粒的现象,但是对拉伤等现象完全无效。此外,此理论只考虑了低速条件下的磨损而不能解释高速条件下的磨损。
3.摩擦断裂
Vingsbo认为,材料被磨去的基本现象是显微范围内的断裂,或称摩擦断裂。摩擦断裂一般情况下有四种机制:
(1)粘着点的剪切:这是基本的摩擦现象,这种显微范围内的断裂多数是塑性的,很少是脆性的。
(2)显微切削:摩擦时硬的显微凸起端部或颗粒如果在较软的材料上滑动,它们就相当于一些微小的切削工具,造成了切屑的形成,使软的材料表面被磨去一部分,磨损面上留下槽沟的痕迹,槽沟的宽度和深度决定于显微凸起端部和颗粒的大小。
(3)冲击:在冲蚀磨损过程中,颗粒以某一角度(0~90°)撞击表面,造成冲蚀磨损。冲蚀过程中存在着脆性和延性不同的冲蚀机制。
①脆性冲蚀:如玻璃被冲蚀时会形成环行裂纹,环行的半径要大于接触区半径,进一步撞击使裂纹发展并相互穿插,最后使表面某些局部形成碎片而被磨损。
②延性冲蚀:与脆性相反,当撞击角为90°时冲蚀很小,撞击角为20°时冲蚀冲蚀最大,相当于一种切削过程,也称切削磨损。
(4)疲劳:由于反复摩擦,接触表面出现疲劳现象,在表面光滑的情况下,滚动接触疲劳裂纹源不在表面而在距表面一定距离的地方,一般在最大的切应力处。一旦形成疲劳裂纹源,在反复摩擦过程中裂纹会逐渐扩展,最后造成局部脱落。