趙陽

摘 要：目前，在國內(nèi)的材料工業(yè)中，金屬材料磨損是材料工業(yè)發(fā)展的一個很大的問題，它關(guān)乎整個工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量與經(jīng)濟效益，材料磨損過大的話一方面直接降低產(chǎn)品的質(zhì)量，另一方面也會對整個企業(yè)的信譽造成傷害。所以務(wù)必要對金屬材料的磨損形式及磨損原理進行具體的分析，再尋找出相應(yīng)的解決措施來降低金屬材料磨損對材料工業(yè)造成的經(jīng)濟損失。本文通過對金屬材料的磨損問題進行探討，并提出了一些可行的應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：金屬材料 磨損 防護

中圖分類號：TO407 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-0080-01

材料科學是眾多基礎(chǔ)科學里面的重中之重，材料科學的健康推動著工業(yè)企業(yè)的正常發(fā)展，然而金屬材料又是材料科學里的最重要的材料之一，所以金屬材料的磨損問題一直受到相關(guān)行業(yè)的青睞，磨損、斷裂與腐蝕是金屬材料失效的三種主要形式，然而磨損失效又是這三種形式當中最常出現(xiàn)的，因此，怎么樣來應(yīng)對金屬材料的磨損失效是金屬材料防護的關(guān)鍵，同時也成為工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的不可或缺的一部分。

1 磨損的基本含義及其過程

1.1 磨損的含義

構(gòu)件表面相接觸并作相對運動時，表面逐漸有微小的顆粒物分離出來形成松散的尺寸與形狀均不相同的碎屑，使表面材料逐漸損失，即導(dǎo)致機件尺寸變化和質(zhì)量的損失，這一表面損失的過程就是磨損。

1.2 磨損的過程

跑合階段：出現(xiàn)在摩擦副的初始運動階段，由于物體的表面存在著粗糙度，微凸體的接觸面小，接觸應(yīng)力較大，磨損速度則快；在一定程度的載荷作用力下，摩擦表面漸漸磨平，實際的接觸面積逐步增大，磨損速度則變慢。

穩(wěn)定磨損階段：出現(xiàn)在磨損副的正常運行階段，經(jīng)過了跑合之后，摩擦表面加工硬化，微型幾何形狀改變，實際接觸面積增大，壓強減小，從而創(chuàng)造了彈性接觸的條件，磨損初步穩(wěn)定，其磨損量與時間成正比，隨時間的增長而緩慢增多。

劇烈磨損階段：出現(xiàn)在摩擦副的后期運動階段，由于摩擦條件發(fā)生了很大的變化，比如金屬自身的組織條件發(fā)生變化或者是溫度在短期內(nèi)迅速升高，這樣直接加劇的了材料磨損的速度，此時機械效率降低，精度下降，機體出現(xiàn)非正常的噪音或者是振動，最終導(dǎo)致零件完全失效。

2 金屬材料磨損的利弊

總的來說磨損的壞處遠遠大于好處，金屬材料磨損的好處主要體現(xiàn)在“研磨”，這種磨損可以使零件表面的粗糙度降低，使刀刃變得鋒利，又如大部分機動型摩托車的發(fā)動機也必須在一段磨合時期過后，發(fā)動機的馬力才能發(fā)揮到最大。

實際上，不同金屬材料副表面之間的相互摩擦和相互運動時無法避免的，其危害主要有以下幾個方面：第一就是破壞材料的美觀度，材料在磨損過后直接發(fā)生了物體形變，變得扭曲，其美觀度下降；第二就是加速材料的腐蝕，磨損后殘留的大量碎屑如果尚未及時清除會與金屬發(fā)生一系列的化學反應(yīng)進而加快材料的腐蝕；第三就是影響成品的質(zhì)量，即成品的尺寸精度和表面質(zhì)量等；第四就是耗費了大量的材料，增大了成品的成本，浪費了國家資源，原本可用的材料在經(jīng)過磨損后大大降低了其可用性；第五就是減少機器的使用壽命，降低其安全可靠性，很多機器在劇烈磨損后報廢，影響了工業(yè)的正常運行，嚴重的還會導(dǎo)致意外事故的發(fā)生，影響人身安全，造成巨大的經(jīng)濟損失。

3 金屬材料磨損失效的主要形式

3.1 磨粒磨損失效

由于金屬的磨粒磨損導(dǎo)致金屬材料的相應(yīng)性能失效，這是材料磨損失效的普遍形式。磨粒沿著一個固體表面相對運動產(chǎn)生磨損，當磨粒運動方向與固體表面平行時，磨粒與表面接觸處的應(yīng)力較低，固體表面將會留下擦傷及微小的犁溝印跡；當磨粒運動方向與固體表面處于垂直狀態(tài)時，這時將會產(chǎn)生高應(yīng)力碰撞，在固體表面會留下深深的溝槽。

3.2 疲勞磨損失效

由于金屬材料的摩擦副表面在相對滑動時一般會忽視周期負荷的作用，長此以往的工作勢必會讓接觸應(yīng)力加大，當這一接觸應(yīng)力過大時，則會使得金屬材料發(fā)生巨大形變，金屬材料功能由此失效?？梢娖谀p失效是一種長期的不正當負荷導(dǎo)致的失效，有著很大的安全隱患，會造成金屬材料變形或者使金屬表面出現(xiàn)裂痕。

3.3 黏著磨損失效

由于黏著磨損導(dǎo)致金屬性能失效，當摩擦副接觸時，接觸首先發(fā)生在少數(shù)幾個獨立的微凸體上，所以在一定方向的載荷作用下，微凸體的局部壓力就可能超過材料的屈服壓力而發(fā)生塑性形變，繼而使兩摩擦表面產(chǎn)生粘著，在相對滑動的過程中，如果粘著點發(fā)生在界面，則磨損輕微；要是在界面以下，則會形成游離磨粒，這兩種作用會是接觸面溫度迅速上升，導(dǎo)致金屬局部融化，而當冷卻后，接觸面就會固相焊接，再一次的金屬表面滑動時，切向力會斷開黏接點，金屬磨屑產(chǎn)生。

3.4 微動磨損失效

微動磨損是指在互相壓緊的金屬表面間由于小振幅產(chǎn)生的一種復(fù)合形式的磨損，大部分的機器中，容易產(chǎn)生磨損的要屬相對滑動的金屬材料，相對固定的金屬材料則會產(chǎn)生相對輕微的磨損，被氧化的磨屑在磨損過程中起著磨粒作用，使摩擦表面形成麻點，這些麻點是應(yīng)力集中的跟云，也是零件受動載失效的根源，透過磨屑的顏色可以判斷是不是屬于微動磨損，鐵屑為紅色，則振動時會引起微動磨損。

3.5 腐蝕磨損失效

金屬在工作的過程中受與外界空氣和水汽的接觸，化學性質(zhì)相對活潑的金屬則極易與其發(fā)生反應(yīng)，這一過程會難以避免的產(chǎn)生大量的磨損物，而磨損物又與會繼續(xù)腐蝕材料，產(chǎn)生一連貫的金屬失效現(xiàn)象。

4 金屬材料磨損的防護方法

4.1 提高金屬本身的耐磨型

利用機械方法讓金屬表面層發(fā)生塑性形變，從而形成高硬度、高強的硬化層，或者利用固態(tài)相變，通過快速加熱的手段對零件表層進行激光淬火、感應(yīng)淬火、火焰淬火等，這樣可以提高材料的抗疲勞性和耐磨型，另外，還可以使用外來元素的固態(tài)擴散滲入，從而將金屬表面的成分發(fā)生根本性質(zhì)的變化，具體措施如：利用工件表層金屬的重新融化和凝固，在融化后參入合金材料后再冷凝從而加大硬度，進而增強耐磨性，還有離子注入、電鍍等。

4.2 改善機械工作的環(huán)境

機器工作的環(huán)境直接影響著金屬的磨損程度，所以必須改善機器運行的工作條件，優(yōu)化設(shè)備運行結(jié)構(gòu)，適當合理地控制好機械運行時間，及時清除金屬磨損的碎屑物；在不同的工作環(huán)境中，應(yīng)該選擇不同抗磨損性質(zhì)的材料，提高材料使用的針對性，因為在抗磨性質(zhì)相差懸殊的情況下勢必會導(dǎo)致一方材料的迅速磨損，其相對磨損程度的加大，因此，相對性質(zhì)的金屬材料在相對運動的過程中不易被磨損。

4.3 定期維修保養(yǎng)金屬材料

除了上述措施后，還應(yīng)該對機器零件定時維修保養(yǎng)，對磨損程度大的材料進行更換，以此提高整體金屬材料的使用期限，提高機械設(shè)備的可靠性安全性。

5 結(jié)語

總之，金屬材料磨損不可避免，但是必須采取針對性的措施來增強金屬的抗磨性和使用壽命，才能防止重大經(jīng)濟損失的出現(xiàn)，提高能源的可持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻

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