对耐磨性的影响
适当粗糙度可提高耐磨性:当金属工件表面具有一定的粗糙度时,在摩擦过程中,微小的凸起部分可以储存润滑油。例如在发动机的曲轴和轴瓦的配合中,轴瓦表面适当的粗糙度能使润滑油更好地附着,形成油膜。在摩擦过程中,油膜可以减小金属之间的直接接触,降低摩擦力,从而提高工件的耐磨性。
粗糙度不当会降低耐磨性:如果表面粗糙度太大,在摩擦过程中,凸起部分容易被磨损,产生磨屑。这些磨屑会进一步加剧磨损,导致工件表面的损坏加剧。例如,在机床导轨的表面,如果粗糙度太大,在滑块与导轨的相对运动中,会产生大量的磨屑,使导轨表面出现划痕,降低其使用寿命。而如果表面粗糙度太小,像完全镜面一样的表面,在一些情况下,由于润滑油难以附着,金属之间的分子吸引力可能会使它们在摩擦初期产生黏着磨损。
对疲劳强度的影响
降低应力集中,提高疲劳强度:适度的表面粗糙度可以通过改变工件表面的应力分布来提高疲劳强度。例如,在经过喷丸处理后的金属零件表面,粗糙度是由微小的凹坑和凸起构成的。在承受交变载荷时,这些凹坑和凸起可以使应力分布更加均匀,减少应力集中现象。以汽车的悬挂弹簧为例,表面适当粗糙化后,在车辆行驶过程中弹簧承受反复的拉伸和压缩载荷时,疲劳裂纹产生的概率会降低,从而提高弹簧的疲劳寿命。
粗糙度不佳会降低疲劳强度:如果表面粗糙度太大,在交变载荷的作用下,表面的凸起部分和凹坑边缘容易形成应力集中点。这些应力集中点会成为疲劳裂纹的发源地。例如,在航空发动机叶片表面,如果粗糙度不符合要求,在高速旋转产生的交变应力作用下,叶片表面的应力集中区域很容易产生疲劳裂纹,进而导致叶片失效,这对飞行安全是一个严重的威胁。
对耐腐蚀性的影响
适当粗糙度有助于防腐:适当的表面粗糙度可以增加金属工件与防护涂层之间的接触面积。例如在桥梁的钢梁表面,经过喷砂处理后有一定的粗糙度,在涂漆时,油漆能够更好地附着在钢梁表面,形成更完整的防护层,从而提高钢梁的耐腐蚀性。
粗糙度不佳会降低耐腐蚀性:如果表面粗糙度太大,在腐蚀性环境中,容易使腐蚀性介质在凹坑处积聚。这些积聚的腐蚀性介质会与金属发生化学反应,加速金属的腐蚀。例如,在海洋环境中的金属结构,如果表面粗糙度太大,海水会更容易滞留在凹坑中,导致金属结构发生电化学腐蚀,使结构的使用寿命大大缩短。