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1、金属材料销-盘摩擦磨损试验第2部 分：高温摩擦磨损试验方法团体标准编制说明（征求意见稿）金属材料销-盘摩擦磨损试验第2部分：高温摩擦磨损试验方法项目工作组2021年4月金属材料销-盘摩擦磨损试验第2部分：高温摩擦磨损试验 方法团体标准（征求意见稿）一、目的意义在航空、航天等高新技术产业以及能源、汽车、冶金、化工、材料加工等传 统工业领域中，高温环境下工作的机械设备及其零部件的磨损失效问题愈发突显。 由于高温等极端工况中的机械设备及零部件的磨损现象普遍存在且不可避免，经 常会造成重大的安全事故、巨大的经济损失和严重的资源浪费。深入理解高温磨 损失效机制，研制新型抗磨金属材料，对提高机械设备及其部
2、件的使用寿命、稳 定性和可靠性具有重要意义。目前，针对金属材料磨损性能的测试与评价工作多 是在室温下进行的，但是对于高温磨损性能的测评较为匮乏。一方面是没有统一 的评价准则；再则受限于缺少试验设备，且大多数高温磨损设备是由企业和研究 工作者根据工业的需要和实际工况自行设计和制造的，并不具备普适性。因此，标准工作组以耐磨材料研发的技术需求出发，起草制定了测定金属材 料及其复合材料在高温销-盘滑动摩擦条件下磨损量及摩擦系数的高温摩擦磨损 试验方法的团体标准，通过测定销磨损直径与盘磨痕宽度，根据相关几何关系计 算销与盘试样的体积磨损和摩擦系数，并规定基于销与盘试样的磨损情况分类进 行评价。该标准的制
3、定将有利于推动我国金属材料高温摩擦磨损性能评价学科的 发展和耐磨材料科研领域的进步，完善金属材料高温摩擦磨损性能的评价标准和 体系，有助于为相关耐磨材料及产业的发展节省资源、提升效率。二、预期的社会经济效益本团体标准从试验原理、试样、试验设备及仪器、试验方法、试验结果处理 等全方面明确规范销盘式磨损试验方法的测试技术，有效规避因无统一评价方法 标准所造成的面接触材料磨损性能难以合理对比的问题。本标准的制定可以规范 企业内部生产，有效地进行质量管理，保证企业自身不断提高，为市场提供高质 量的产品。此外，本标准的制定对改进耐磨材料制造工艺和评价水平，以及新材 料新产品的科研和开发领域的发展具有重要
4、意义，进而促进我国耐磨材料行业的 健康快速发展。通过本团体标准的制定与实施，将有助于规范利用销盘式磨损试验机评价面 接触材料高温摩擦磨损性能的试验方法，可以实现材料在高温下的摩擦磨损性能 评价标准制定水准的提升，为行业内科研技术人员有据可依，同时提高产品的国 际竞争力。本标准的制定为金属材料高温摩擦磨损性能评价标准体系的建立和完 善奠定基础，有益于完善和健全我国摩擦磨损试验标准架构，促进材料研究的发 展，提高可靠性评价水平，具有重要的社会效益。三、工作简况任务来源本项目是由中国材料与试验团体标准委员会综合标准领域委员会提出，根据 中国材料与试验团体标准委员会金属磨损控制与成型技术委员会的通知，
5、由广东 省科学院材料与加工研究所负责团体标准金属材料销-盘摩擦磨损试验第2 部分：高温摩擦磨损试验方法的起草与制定工作。3.1 主要工作过程(1)立项阶段立项之前，标准起草单位对国内的大专院校、科研院所、复合材料企业等单 位进行了大量调研，对标准的检测理论、方法及设备进行了广泛研究。2020年5 月，按照中国材料与试验团体标准委员会金属磨损控制与成型技术委员会的通知, 针对金属材料销-盘摩擦磨损试验第2部分：高温摩擦磨损试验方法的标 准制定任务，广东省科学院材料与加工研究所成立了标准起草组，确定了参编单 位和人员分工，制定了标准编制计划，标准制定正式开始。(2)起草阶段2020年5,广东省科学
6、院材料与加工研究所标准编制起草小组进行标准情况 调研和任务落实，完成标准草案的初步修改，并且对外征集参加标准制定意向的 单位。2020年7,广东省科学院材料与加工研究所标准编制小组讨论了标准文本内 容，讨论了术语及定义、磨损量测定等技术参数、设备描述、应用领域等问题， 并做了修改。2020年9月，编制起草小组经过前期技术验证与理论推导，完善修改标准 中的部分参数，同时，积极与行业协会，与团体成员单位进行研讨，明确了各家 单位的任务分工，由广东省科学院材料与加工研究所负责整个标准项目的统筹策 划，标准草案撰写等，其他几家单位提供测试样品，提出修改意见，共同修改完 善标准。2021年1月，编制起草
7、小组重点对标准名称、范围、术语及定义、试验原 理、试样、试验设备及仪器、试验方法及步骤、试验结果处理等部分进行了逐句 修改。2021年4月，编制起草小组仔细研讨本标准的内容，检查了计算公式、修 正语句表达、修改完善图表等，最终确定标准的全部内容，形成了标准征求意见 稿。四、标准编制的原则本标准本着先进性、科学性、合理性和可操作性以及标准的目标、统一性、 协调性、适用性、一致性和规范性的原则来进行制定，按照GB/T1.12009标 准化工作导则第1部分：标准的结构和编写给出的规则起草，参照用户的需 求，规定了金属材料在高温条件下销-盘摩擦磨损试验关于术语及定义、试验原 理、试样、试验设备及仪器、
8、试验方法、试验结果处理及试验报告的技术要求, 适用于金属及其复合材料在高温条件下销-盘滑动摩擦条件下磨损量及摩擦系数 的测定。此外，积极采用国内外先进技术指标，本着促进耐磨材料行业技术进步， 提高产品质量；合理利用资源，提高经济效益；满足用户要求，促进对外贸易的 原则编写。五、标准编制内容说明(1)关于标准规定的“范围”。结合理论推导和试验验证，经过讨论，本 标准规定了金属材料在高温条件下销-盘摩擦磨损试验的术语及定义、试验原理、 试样、试验设备及仪器、试验方法、试验结果处理及试验报告。(2) “规范性引用文件”。经过讨论，引用现行有效标准，规范了该部分 的描述，与最新的标准制定要求一致。(3
9、)关于“术语和定义” 。3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7, 3.8, 3.9、 3.10. 3.1k 3.12根据现行有效的标准分别给出了 “摩擦”、“磨损”、“摩擦 副”、“摩擦表面”、“摩擦力”、“法向力”、“摩擦系数”、“高温磨损”、 “滑动磨损”、“磨损量”、“体积磨损”、“磨痕”的定义。在3.13、3.14分别给出了 “盘磨痕宽度”和“销磨损直径”的定义和示意图。(4)关于“试验原理”。概述了高温条件下销-盘摩擦磨损试验的特点与过程，并给出了试验示意图。（5）关于“试样”。5.1、5.2、5.3分别明确了销和盘试样的制备、非磁性、 热加工后处理的要求。5.4明确
10、了销和盘试样的尺寸要求。5.5明确了磨痕半径与 销半径的匹配要求。5.6明确了销和盘试样在试验过程中施加应力不得出现破坏 或过度弯曲的要求。（6）关于“试验设备及仪器”。6.1、6.2、6.3、6.4、6.5分别明确了销-盘 摩擦磨损试验设备的“测力系统”、“试样夹持”、“测速系统”、“加热装置”、 “测量装置”的规格和要求。（7）关于“试验方法”。根据试验过程，7.1明确了试样的清洗与干燥。7.2 明确了试验在无振动和无粉尘的环境中进行。7.3明确了销和盘的夹持位置要求。 7.4明确了试验前销和盘的预磨需求，以保证良好面接触。7.5明确了试验前加热 过程中的升温速率和保温时间。7.6明确了试
11、验启动阶段转速和试验力施加方式。 7.7明确了试验由转数是否达到来确定试验停止。7.8明确了试验转数的制定根据。 7.9明确了按需要记录摩擦力。7.10明确了试样冷却方式和清除松动碎屑的需要。 7.11明确了试验后试样的清洗和处理步骤。（8）关于“试验结果处理”。8.1明确了磨损量的测定内容。8.2规定了销 磨损直径与盘磨痕宽度的测定方法。8.3规定了当盘试样无明显磨损时，销试样 的体积磨损计算公式。8.4规定了当销试样无明显磨损时，盘试样的体积磨损计 算公式。8.5规定了当销前端为非球形的其他几何形状，销和盘的体积磨损的计 算方式。8.6、8.7, 8.8规定了当销和盘均磨损严重时，销和盘的
12、体积磨损的确定 方式。8.9规定了摩擦系数的计算公式。8.10明确了试验结果数值至少保留两位 有效数字。（9）关于“试验报告”。9中规定了试验报告中应该明确给出的信息。六、主要试验（或验证）结果说明本标准为新标准制定，统计分析了相关科技学术文献，并对在对标准中所涉 及的性能指标都进行了验证试验，在试验样品的选择上，尽量做到数量充分，具 有代表性。销-盘高温摩擦磨损试验为销和盘组成摩擦副，在于预测高温环境中销、盘 材料组合的相对摩擦磨损严重程度。将销、盘安装至试验机，通常为上销下盘的 安装方式，销前端通常为球面，也可为圆弧面，盘通常为圆形，也可以选择方形。 销和盘相接触，试验机使盘或销以一定转速
13、绕中心主轴旋转，并承受一定试验力， 其摩擦磨损轨迹在盘表面为圆，是在同一轨迹上的多次摩擦磨损。见图3。经规 定转数或滑动距离后，利用盘磨痕宽度和销磨损直径分别计算盘和销的体积磨损。 试验中连续测量盘上的摩擦力和法向力，计算摩擦系数。试验在高于室温以上的 温度下进行。44图1试验示意图注：1销；2盘(圆盘)；3电阻丝；4高温电阻炉；5热电偶；N加载于销上的法 向力；d销直径：；R磨痕半径；W盘或销转速。七、与国际、国外标准对比情况材料的摩擦磨损特性与材料的强度和硬度等性能不同，它不是材料的固有的 特性，而是条件与材料的力学、物理和化学等特性的综合体现，利用已标准化的 通用摩擦磨损试验机进行性能评
14、价已被摩擦学界广泛应用，其中销盘式磨损试验 是最普遍使用的材料摩擦磨损性能评价手段之一，主要用于评定工程材料、合金 轴承等的使用性能，研究工况参数对材料磨损性能和磨损机理的研究。目前，国内外关于高温磨损机制的研究较为丰富，随着检测手段的不断更新, 对于高温条件下复杂的磨损失效机理的理解将更加的深入。但是，现阶段国内外 现行的标准中涉及金属材料高温磨损性能测试方法与评价准则的标准未有发行。 例如，美标ASTM G99-05(2016)销-盘磨损试验方法和ASTM G 133-05(2016)线性 往复式球-板滑动磨损试验方法，国标GB/T 12444.1-1990金属磨损试验方法MM 型磨损试验
15、，GB/T 34501-2017硬质合金-耐磨试验方法和GB/T 12444-2006金属 材料磨损试验方法试环-试块滑动磨损试验，均针对室温下的磨损性能进行评 价。而其他国标则针对具体部件在特定服役条件下的磨损性能进行测试评估，如 SY/T 5415-2012钻头使用基本规则和磨损评定方法，HG/T 3221-2009搪玻璃层 耐磨损性试验方法和JB/T 9758-2004气缸套、活塞环快速模拟磨损 试验方法。 因此为了研究金属材料高温磨损现象，评价金属材料的摩擦学特性以及金属材料 之间的高温磨损性能，在稳定的试验平台支撑下，制定一个通用的测定高温摩擦 磨损性能的试验方法和评价标准是非常重要的且有必要的。本标准的制定将填补 我国关于通用销盘式磨损试验方法和评价标准的空白，进一步完善我国摩擦磨损 相关领域的标准化建设。八、与法律、法规和强制标准的关系本标准不存在与相关法律法规相抵触之处，无相关专利侵权，与其他标准不 冲突。九、重大分歧意见的处理经过和依据无。十、贯彻标准的要求和措施建议标准发布实施后，建议由标准编制单位组织有关生产、检验、设计等单位进 行宣传贯彻。卜一、废止或代替现行相关标准的建议无。十二、其他应予说明的事项无。