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金屬的摩擦與磨損和它的表面層結(jié)構(gòu)有關(guān)。圖3-15所示為金屬表層的一般結(jié)構(gòu)示意圖。固體的表面是指純凈的理想表面,(高溫油泵)例如機(jī)加工過(guò)程中暴露出來(lái)的純凈表面,如果不加處理,很快就會(huì)被周?chē)橘|(zhì)所污染,所成各種膜。在金屬表面以?xún)?nèi),也因加工過(guò)程而形成不同性質(zhì)的層。在表面外層和表面內(nèi)層的各種物理和化學(xué)膜及層的性質(zhì)是不同的。在表面以下是一種加工變形層,包括畢氏層(Beilby layer)有變形層。畢氏層是一種非結(jié)晶層。它是在拋光過(guò)程中所形成的,既有金屬變形,又產(chǎn)生氧化分子,約70~100厚(1=10-10m;104=1μm)。
圖3-15 金屬表層的一般結(jié)構(gòu)
根據(jù)加工方式的不同,變形層的厚度也不同。晶粒會(huì)細(xì)化。表面晶粒細(xì)化層和材料結(jié)構(gòu)的變化層深達(dá)幾十微米。粗加工對(duì)這一層擴(kuò)展得更深些,甚至幾百微米。變形層由于硬化的作用而具有較高的硬度。畢氏層是在表面加工成形時(shí)由于材料的熔融和塑性流動(dòng)而形成的薄層。根據(jù)環(huán)境的不同,在表面以上有三種薄膜組成。zui薄的是一種化學(xué)吸附膜。其次是單分子層潤(rùn)滑膜(普通臟污膜),這是zui基本的邊界層。zui厚的氧化膜,它是由復(fù)合的氧化物組成,越接近空氣,氧鐵比越高(Fe-FeO-Fe3O4-Fe2O3)。氧化膜的性質(zhì)和零件本身材料的性質(zhì)截然不同。在摩擦過(guò)程中,表層膜的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及破裂、再生的規(guī)律對(duì)摩擦性能影響很大。若摩擦主要發(fā)生在膜層內(nèi),膜的存在使金屬摩擦表面不易發(fā)生粘著,則摩擦系數(shù)將降低,磨損可能減少。
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