淺析金屬材料的磨損失效和防護

摘 要：現如今，在我國的材料工業內，普遍存在著金屬材料的磨損失效問題，這種金屬材料的磨損失效大大的降低了產業產品質量和工業企業的信譽，并最終給企業帶來不可估量的經濟損失。所以，必須通過分析金屬材料的磨損形式及磨損機理，找到相應的解決方法，以此來降低由于金屬材料的磨損而帶來的危害，降低企業的經濟損失。本文以金屬材料的磨損為研究對象，并運用相關原理進行分析，最終提出合適的防護措施。

關鍵詞：金屬材料 磨損失效 防護措施

中圖分類號：TH117.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（b）-0074-01

在內容繁多的基礎科學中，材料科學的地位無疑是舉足輕重的，材料科學的存在促進著工業企業的長遠發展。而在材料科學中，金屬材料則是其中最重要的材料之一。因此，金屬材料的磨損失效現象往往會引起從業者的格外關注。在金屬材料的眾多失效形式中，磨損、磨蝕和斷裂是最主要的三種形式，而在這三種形式之中，磨損失效又是最為常見的。所以，在金屬材料的防護領域中，如何解決金屬材料的磨損失效是其中的重中之重，并且是工業發展不可缺少的組成部分。

1 金屬材料磨損失效的危害

在金屬材料的使用過程中，不同金屬材料副表面之間的相互接觸摩擦和相互運動是不可避免的；而這種金屬的相互作用則會引起材料表面的損耗，這種損耗就是本文要研究的摩擦損耗。摩擦損耗往往會對金屬材料的尺寸、外形、結構及性能造成不同程度的影響。在工業機械設備的運轉過程中，周圍環境相對而言較為惡劣，條件苛刻，同時機械設備往往是高速運轉，所以，在機械設備工作時經常會有不少的雜物，如粉塵、水汽和其他有害氣體，進入設備中，之后會和設備中的金屬材料相互運動摩擦，如果這些雜物不能及時地清除，那么就會發生設備金屬材料的摩擦損失。如果這種磨損積聚到一定程度，就會破壞設備各零件的相互協調運作，降低設備的各項性能，更有甚者會導致意外事故的發生，這不僅會損害企業的經濟效益，還可能危害從業人員的人身安全。

2 金屬材料磨損失效的基本形式

金屬材料的磨損失效在工業建設中是不可忽略的問題，也是亟待解決的問題。而在工業建設中，要想及時有效地解決這種金屬失效問題，清楚掌握造成這種金屬磨損失效的形式及機理顯得尤為重要。在現代的工業建設中，金屬的磨損失效主要有以下幾種形式：

2.1 磨粒磨損失效

磨粒磨損失效是由于金屬的磨粒磨損造成的金屬材料相應性能的損失，是材料磨損失效的普遍形式。根據磨粒磨損過程中金屬材料磨損表面所受的應力和沖擊力不同，我們可將磨粒磨損分為鑿屑磨損、擦傷磨損以及碾碎磨損。通常情況下，在高應力和硬磨粒的狀態下，會出現鑿屑磨粒現象；而在磨損過程中，如果磨粒硬度相對較小，則會劃傷金屬材料表面，使得金屬材料上出現凸凹不平的現象，這種磨損叫做碾碎式磨損；如果造成磨粒的應力相對較小，則會出現擦傷磨損。

2.2 黏著磨損失效

黏著磨損失效則是由黏著磨損造成的金屬性能失效，而這種黏著磨損則是一種較為復雜的磨損。一般情況下，如果兩個相對滑動的金屬材料表面潤滑不良或者超負荷工作，這就會造成金屬表面的應力過高；當相對滑動的金屬表面的應力達到一定程度時，就會造成接觸面溫度急劇上升，致使金屬局部熔化，在之后的冷卻過程中，接觸面會固相焊接。當金屬表面再次滑動時，足夠的切向力會使得黏接點斷開，破壞金屬的摩擦表面，從而會產生金屬磨屑，產生黏著磨損。

2.3 疲勞磨損失效

當金屬材料的摩擦副表面在相對滑動過程中，往往會忽略周期負荷的作用，這在循環往復的工作回合中，會使得接觸應力增大，直到超過金屬材料的承受范圍，最終導致金屬材料的變形以及其它各種失效現象。在摩擦學中，疲勞磨損往往會被認為是由長期的周期負載造成的。長期的周期負載會使金屬材料結構變形，表面塑像變形，更有甚者會使金屬表面出現裂紋。在彈力學中，金屬材料的疲勞磨損則是十分嚴重的問題，必須快速有效地解決疲勞磨損。

2.4 腐蝕磨損失效

在工業機械設備工作的過程中，其中的金屬材料難免會HRrnO2cgVe5UVu6Qx/D4aw==和空氣及水汽等介質接觸，而金屬的活潑性又使得金屬極易和這些介質發生相應的化學或電化學反應，這就會造成金屬的腐蝕磨損。在腐蝕磨損中，腐蝕物是不可避免的，而這些腐蝕物則會繼續產生其他磨損，使得磨損重疊，加劇金屬材料的磨損程度，產生更嚴重的失效。

2.5 微動磨損失效

在機械設備的金屬材料中，相對滑動的金屬材料很容易產生磨損，而相對固定的金屬材料也會產生磨損，只不過磨損情況相對較輕。在相對固定的金屬材料和副材料的摩擦表面之間，往往會因為周圍環境的影響產生接觸面微小的相對運動，而這種振幅較小的相對振動則是產生微動磨損的原因。

3 金屬材料磨損失效的防護措施

3.1 提供良好的工作環境

機械設備的工作環境是造成金屬材料磨損的主要因素之一，因此改善機械設備的工作環境是處理金屬磨損的有效方法。在機械設備的工作過程中，要最大程度的優化其工作環境，減少設備的超額工作時間，同時防止各種腐蝕性物質因操作不當而浸入機械設備中，從而營造一個良好的工作環境，增強金屬的防護能力，保持金屬材料的連續使用性。

3.2 合理選擇金屬材料

在良好的工作環境的前提下，合理地選擇抗磨性的金屬材料也是金屬材料的防護手段之一。通過上文的分析，金屬材料的自身性質是金屬磨損的決定性因素，所以在金屬材料的選擇過程中，要根據金屬材料的工作環境，合理的選擇工作材料。同時，在選定材料后，也可對金屬材料進行表面強化，提高材料硬度，增強其耐磨性。

3.3 金屬材料表面和結構強化

在金屬材料相對運動的過程中，材料的表面特征則會大大影響金屬的磨損；因此，改善金屬材料摩擦便面的光滑程度，降低摩擦表面的摩擦系數，可大大降低金屬磨損。同時，金屬材料的結構也大大的影響著金屬材料的磨損，合理的金屬配合方式便可在很大程度上降低金屬磨損。

3.4 定期進行金屬材料保養

在做好了所有的前期處理之后，金屬材料的定期保養也是非常重要的。在設備運作一段時間之后，對金屬材料進行保養，可很大程度的修復和改善金屬的性能，增強其抗磨性，從而提高金屬材料的使用壽命。

4 結語

由上文的分析可知，金屬材料的磨損大大降低了金屬的使用可靠性，同時減少了金屬材料的使用壽命。所以，我們必須通過對金屬材料磨損形式和機理的分析，采取合理的防護措施來增強金屬材料的抗磨性，同時也要不斷地研發新型耐磨金屬材料，來降低金屬材料磨損失效的可能性，這樣才能避免工業生產中意外事故的發生，從而保證工業企業的經濟效益和從業人員的人身安全。

參考文獻

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