當(dāng)兩接觸面作廢動(dòng)、滑動(dòng)或漣動(dòng)滑動(dòng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于作用在摩擦表而微觀體積上周期性的接觸載荷成交變應(yīng)力，使表面及亞表面由于疲勞而產(chǎn)生裂紋，最后導(dǎo)致材料利落和損耗的現(xiàn)象，稱為表面疲勞磨損。

表面疲勞裂紋可以在表面上或亞表面上發(fā)生，可以沿著與表面平行方向或瑟直的方向擴(kuò)展，結(jié)果導(dǎo)致表層材料成細(xì)六狀剝路，常形成麻點(diǎn)狀或痘斑狀的剝落坑。

1. 疲勞磨損機(jī)制

根據(jù)裂紋起源訓(xùn)發(fā)展不同，疲勞磨損可分為以下三種情況。

(1)裂紋起源于表面在滑動(dòng)摩擦或滾動(dòng)帶有滑動(dòng)摩擦?xí)r，待別是當(dāng)表面存有缺陷時(shí)，裂紋就容易從表面開始。例如兩齒輪在接觸過程中，表面不僅有交變接觸壓應(yīng)力而且還有剪叨應(yīng)力。根抓赫茲的理論，最大壓應(yīng)力發(fā)生在表面上，而最大的剪應(yīng)力發(fā)生在離表面一定距離處。圖1-19為剪應(yīng)力發(fā)生在表面下距離變化曲線。在表面壓應(yīng)力和剪應(yīng)力反復(fù)作用一定周次之后，材料慶面就會(huì)產(chǎn)生局部的塑性變形相加工硬化，在漿些組織不均勻處，密易形成裂紋源，導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)與擴(kuò)散。當(dāng)接觸表面存有潤(rùn)滑油且滾動(dòng)力。向與裂紋端部方向一致時(shí)．波動(dòng)物體首先封住裂紋裂口處。(如圖1-20所示)，裂紋中的潤(rùn)滑油被培在裂縫小，在接觸歷應(yīng)力作用下嚴(yán)生高壓油波，迫使裂紋向30°-45°角方向擴(kuò)展。當(dāng)裂紋向內(nèi)表面擴(kuò)展到一定深度都覽度時(shí)，裂紋上部如同一懸臂梁承受交變彎肋應(yīng)力，最后因強(qiáng)度不足而折斷成金用磨屑，并留下麻點(diǎn)狀利落坑。

(2)裂紋起源于亞表面

純滾動(dòng)時(shí)．最大剪應(yīng)力產(chǎn)生于下表面一定深度處，如果該處存有缺陷，在周期性最大剪應(yīng)力作用下就會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋會(huì)沿著剪應(yīng)力方向或夾雜物定向發(fā)展，擴(kuò)展到表面或與縱向裂紋相交剝落而成為磨屑。磨屑多為扇形狀，表面留下錐形坑。

(3)裂紋起源于硬化層和心部的交界處

經(jīng)表面強(qiáng)化處理的零件(如表面淬火、滲碳、氮化等)，其疲勞磨損裂紋往往起源于硬化層與心部交界處。當(dāng)硬化層心部不足，心部強(qiáng)度過低以及過潑層存有殘余應(yīng)力時(shí)，都容易在過渡區(qū)產(chǎn)生裂紋。減輕齒輪疲勞磨損的最佳硬化層深度為：

2．影響疲勞磨損的主要因素

(1)材質(zhì)

材料的冶金質(zhì)量、如氣體含量、非金屆夾雜物等都是影響疲勞磨損的重要因素。當(dāng)鋼中有非金屬夾雜物時(shí)，特別是脆性的和帶有棱角的夾雜物，在交變應(yīng)力作用下，尖角部位應(yīng)力集中，容易超過基材的彈性極限，并由于塑性交形導(dǎo)致材料加工硬化而引起顯微裂紋，加速疲勞磨損。

材料的顯微組織也有重要影響，鋼中殘余奧氏體含量、碳化物顆粒大小及分布，基體組織狀態(tài)對(duì)疲勞磨損均有重要的影響。

(2)硬度的影響

一般情況下．材料硬度越高，裂紋越難于萌生．疲勞磨損壽命越長(zhǎng)。但在油潤(rùn)條件下，疲勞裂紋擴(kuò)展階段是影響疲勞壽命的主要因素。硬度越高．擦傷越易發(fā)生。裂紋擴(kuò)展速率越快。

(3)表面粗糙度的影響

機(jī)加工的零件表面并非理想的光滑表面，零件接觸時(shí)載荷支承在很小的面積上，造成很大的接觸應(yīng)力，不但容易引起粘著磨損，而且會(huì)引發(fā)很多微觀點(diǎn)蝕，形成宏觀點(diǎn)蝕裂紋源。因此，表面光潔度的提高有利于疲勞磨損壽命的提高。

(4)環(huán)境的影響

環(huán)境對(duì)金屬疲勞磨損有很大的影響。例如：潤(rùn)滑油中帶有水份可以加速疲勞裂紋的擴(kuò)展，導(dǎo)致滾動(dòng)軸承過早地接觸疲勞失效，高溫下潤(rùn)滑泊發(fā)生分解，在高應(yīng)力區(qū)造成酸性物質(zhì)的堆積，降低接觸疲勞壽命。

腐蝕磨損是腐蝕和磨損同時(shí)起作用的一種磨損。摩擦副表面在具有腐蝕性介質(zhì)(液體或氣體)中發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)．在表面上生成腐蝕產(chǎn)物常粘附不牢，在摩擦過程中被剝落下來，而新表面又繼續(xù)和介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，這種腐蝕一磨損的重復(fù)過程稱為腐蝕磨損。

在礦山冶金、石油、化工、農(nóng)機(jī)等部門的許多機(jī)械設(shè)備零部件都是在腐蝕性介質(zhì)中服役，它們不但受到強(qiáng)烈的磨料磨損而且受到嚴(yán)重的腐蝕，據(jù)統(tǒng)計(jì)美國(guó)每年有23萬(wàn)噸鋼材，我國(guó)有數(shù)萬(wàn)噸鋼材，全世界有45萬(wàn)噸鋼材消耗于選礦設(shè)備的腐蝕磨損，其價(jià)值約為數(shù)億美元。

腐蝕磨損可分為氧化磨損和電化學(xué)腐蝕磨損兩種。

(一)氧化磨損

1. 氧化磨損過程

在摩擦過程中，金屆表面受周圍介質(zhì)的氧化作用形成氧化膜，然后氧化物不斷地被磨去而使金屬發(fā)生磨耗的現(xiàn)象稱為氧化磨損。

大多數(shù)金屬在空氣中都可與氧反應(yīng)生成氧化膜。按氧化膜的厚度可分為三類，即：薄膜，厚度＜400A，肉眼觀察不出；中厚膜400一500A，金屬表面出現(xiàn)氧化色；厚膜＞500A。

在摩擦過程中，由于固體表面和介質(zhì)問相互作用的活性增加，故形成氧化膜的速率要比靜態(tài)時(shí)快得多，在磨損過程個(gè)被磨去的氧化膜會(huì)在下一次磨擦的間歇中迅速地生長(zhǎng)起來，氧化一磨損一氧化反復(fù)進(jìn)行，這便是氧化磨損過程。

2．氧化膜性質(zhì)對(duì)磨損的影響

單位重量的氧化膜體積(1／密度)如果與原金屬差不多，氧化膜是致密的、完整的并牢固地復(fù)羔在金屬表面上；若小于原金屬，則膜中會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，使膜破壞或出現(xiàn)多孔硫松的膜；若大于原金屬，隨著氧化膜的增長(zhǎng)，膜的體積不斷膨脹，在膜內(nèi)生成平行于表面的壓應(yīng)力，以及至直于表面的拉應(yīng)力，最后形成裂紋或從表面脫落。

脆性氧化膜與金屆基體結(jié)合力差容易被磨掉，若氧化膜硬度又高，結(jié)果氧化物嵌入金屬內(nèi)成為磨料，會(huì)加速金屬的磨損，反之，韌性而致密的氧化膜則與基體結(jié)合牢固不易被磨損。若氧化物較軟，則對(duì)另一摩擦面磨損就小，甚止有防粘著作用。當(dāng)然，對(duì)于磨料磨損，氧化膜的保護(hù)作用則完全消失，只起加速磨損的作用。

(二)化學(xué)腐蝕磨損

鋼鐵零件在待定的腐蝕介質(zhì)(酸、堿、鹽)中工作，就會(huì)相互作用形成各種產(chǎn)物，在磨料的作用下不斷被磨去，腐蝕作用加速，磨損也增加，例如球磨機(jī)在濕磨條件下，磨球、襯板和磨料之間就會(huì)形成電偶腐蝕電池，金屆材料作為陽(yáng)極發(fā)生鐵的溶解，磨料作為陰極發(fā)生氧的還原反應(yīng)。腐蝕的速度隨PH值減少而增加，尤共是礦石粉碎過程中某些礦石如黃鐵礦(FeS2)中的硫會(huì)涪入介質(zhì)中生成H2SO4引起鋼鐵腐蝕，這種介質(zhì)濃度、溫度越高，腐蝕速度越快。

鎳、鉛、鈦等金屬在特殊介質(zhì)作用下，易生成結(jié)合力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)致密的純化膜。鑰、鎢在500℃以上表面能生成保護(hù)膜，因此，鎢鉬是高溫耐腐蝕磨損的金屬，鎳、鉻是抗化學(xué)腐蝕磨損的金屬。