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本文以S45C中碳鋼為試件材料, 研究在thrust-washer 面接觸乾磨耗方式 下, 接觸溫度及磨耗生成之氧化物對於摩擦及磨耗行為的影響。實驗進行 的預熱溫度有25℃ 及200℃ 兩種,滑動速度範圍為0.706m/s ~ 2.118 m/ s,負荷範圍則為43.4N ~ 203.7N。 實驗後之磨耗面及磨屑,則藉掃瞄電 鏡(SEM), 歐傑電子光譜儀(AES)及 X 光繞射儀(XRD)分析其磨耗機構、氧 化膜形態及其形成機構。實驗結果顯示,磨耗量及摩擦係數的降低和氧化 物的參與有密切關係,經由SEM之觀察發現,當氧化物顆粒和磨耗面表層金 屬混合, 則能增加磨耗面硬度,減少接觸面積,進而降低磨耗量及摩擦係數 。磨耗量隨負荷的變化中, 氧化物藉由脆性粒狀剝落而散佈於磨耗面上。 而滑動速度愈高對氧化層的破壞愈大,但所產生之熱效應卻促成磨屑及氧 化物和表層金屬之混合,而增加硬度,降低磨耗量。200℃ 之預熱溫度效 應,使得氧化物和金屬底材貝有較好的附著性,並使得磨耗量在低速 度0.706m/s 下,降為25℃時的1/3 ,並降低摩擦係數。接觸溫度的推導與 計算,係以熱傳導方程式配合實驗進行之邊界條件, 並假設接觸面之溫度 分佈成拋物線型而獲得, 結果顯示此溫度分佈模式具有良好的準確性。而 由AES之觀察發現,在低溫,低負荷時,氧化層的組織均勻, 其形成機構應為 均勻擴散所控制的機構(homogeneous diffusion controlledmechanism), 而在高溫,高負荷時, 則為氧化物和磨耗面表層金屬混合而成的機構。
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