金屬材料磨損失效及防護的探討

但啟安 王立輝

中車齊齊哈爾車輛有限公司

金屬材料磨損失效及防護的探討

但啟安 王立輝

中車齊齊哈爾車輛有限公司

金屬材料磨損對于企業(yè)來說是一件頭疼的問題，這不但影響了企業(yè)設(shè)備的可靠安全運行，還減少了機械的使用壽命，使生產(chǎn)的成本與安全性成本增高，影響企業(yè)的效益。材料科學(xué)的發(fā)展可謂意義重大，直接關(guān)系著我國工業(yè)化的發(fā)展。其中，最重要的材料之一莫過于金屬材料。因此，我們更應(yīng)該進行研究與確定金屬磨損的原因，對癥下藥，將金屬材料磨損的程度降到最低，同時能夠給工業(yè)生產(chǎn)人員和企業(yè)提供安全保障。鑒于此，本文主要分析金屬材料磨損失效及防護。

金屬材料；磨損失效；防護

1、金屬材料磨損失效的危害

在物理學(xué)中，對于金屬材料磨損的相關(guān)定義為：金屬材料機械組件的副表面彼此間接觸摩擦和相對運動而導(dǎo)致金屬材料的表面不斷被損耗，一般包括金屬部件的外形尺寸、形態(tài)的改變和表面質(zhì)量、機械結(jié)構(gòu)、材料性能的損害。機械設(shè)備只要是正常運作就必定會存在摩擦，而摩擦必然會帶來材料的磨損，再加上多數(shù)機械設(shè)備的工作環(huán)境較為復(fù)雜，環(huán)境中各種各樣的固體雜質(zhì)顆粒不可避免地會進入機械設(shè)備中，空氣中的水汽以及其他化學(xué)氣體也可能造成金屬材料的腐蝕，以及一些其他原因都會導(dǎo)致金屬材料的磨損。

2、金屬材料磨損失效的基本形式

2.1 磨粒磨損失效

因為金屬的磨粒磨損，金屬的相關(guān)性能形成了損耗，從而導(dǎo)致不能承擔(dān)所承受的壓力和應(yīng)力。材料磨損重要的形式之一就是磨粒磨損，包括鑿削磨損、擦傷磨損等形式，導(dǎo)致金屬材料性能損失。金屬表面在外力過強時，會受到破損，金屬表面的損傷中，很多凹凸不平的現(xiàn)象，就是這種原因造成的，如果磨粒磨損受力較小時，則產(chǎn)生的是擦傷磨損。

2.2 黏著磨損失效

黏著磨損失效是一種復(fù)雜的磨損形式，由于金屬表面在相互之間的作用下，摩擦導(dǎo)致了金屬表面熱量聚集，一部分金屬就產(chǎn)生熔化的效果，在兩個運行不暢的金屬表面就更會產(chǎn)生這樣的情況。熔化效果之后，當(dāng)機械停下，會發(fā)生冷卻焊接的效果，這樣當(dāng)再次發(fā)動機械，接觸面會發(fā)生斷裂，導(dǎo)致兩個金屬表面出現(xiàn)黏著磨損。

2.3 疲勞磨損失效

它是指在接觸應(yīng)力作用下(處于循環(huán)變化狀態(tài))，摩擦副材料表面之間會由于材料疲勞剝落而出現(xiàn)諸多微笑的凹坑，進而導(dǎo)致磨損失效。在金屬材料表面進行相對運動時，在不斷地進行過程中，會出現(xiàn)周期性負(fù)荷摩擦，這使當(dāng)金屬在某一點的接觸應(yīng)力增大，導(dǎo)致金屬材料無法適應(yīng)該應(yīng)力。最后，產(chǎn)生的塑像變形，裂紋、彈力變小等問題，這些都是周期性的疲勞磨損導(dǎo)致的。

3、金屬材料磨損失效的有效防護措施

3.1 提高金屬材料表面的耐磨性

(1)化學(xué)熱處理。化學(xué)熱處理是指通過固態(tài)擴散滲入一些外來元素來對金屬材料的化學(xué)成分進行改變，以便達到強化表面的效果。但是值得注意的是，化學(xué)熱處理的成本支出較高，且處理時間較長，還需要專門的專業(yè)人員來操作專門設(shè)備，所以，僅僅只是在特殊情況下使用，使用頻率較低。

(2)表面薄膜強化。表面薄膜強化是指在金屬材料表面利用離子注入、氣相沉積、電鍍等化學(xué)方法或物理方法是覆蓋膜層(覆蓋膜層的材料與基體材料完全不同)，以此來形成抗腐蝕膜和耐磨層。

(3)表面形變強化。表面形變強化是指利用冷擠壓、噴丸等機械方法來強化金屬材料表面層，使之形成較強的塑性變形，進而使之出現(xiàn)強度、硬度較高的硬化層。表面形變強化能夠?qū)饘俨牧系哪湍バ杂枰杂行У靥岣撸也僮鞣椒ê唵巍?/p>

(4)表面熱處理強化。表面熱處理強化是指利用快速加熱、高溫等方式來熱處理金屬材料表面，其工作原理為固態(tài)相變。金屬材料在熱處理之后，不僅能夠明顯提高抗疲勞強度，還能夠提高耐磨性，屬于工程上應(yīng)用較多的方法。

(5)表面合金強化。表面合金強化是指重新凝固、重新熔化金屬材料表面，以此來獲得較佳的組織或者成分。表面合金強化主要是采用高能量密度的快速加熱，使金屬表層熔化，或是將覆蓋在金屬表層上的合金材料熔化，然后通過冷卻的方式進行凝固，從而獲得硬化層，這樣金屬表層便會具有足夠的耐磨性。

3.2 革新材料制作技術(shù)

改進金屬材料的制作技術(shù)是提升機械設(shè)備使用性能的重要手段之一。針對不同性能的金屬材料，首先應(yīng)改進金屬材料的加工工藝，提升金屬部件表面的光滑度和抗磨性，從而直接降低機械設(shè)備的磨損情況。同時，也要重視金屬材料加工時的各種工藝技術(shù)(鍛造、澆鑄、切割等)，通過加工出高性能的金屬部件來提升機械設(shè)備的使用性能。

3.3 改善機械設(shè)備工作環(huán)境

通過長期的實踐和觀察分析可知，機械設(shè)備的工作環(huán)境是影響金屬材料磨損情況的關(guān)鍵性因素之一。因此，可以通過改善設(shè)備的工作環(huán)境來達到保護金屬材料的目的。一般情況下，當(dāng)機械設(shè)備處于正常工作狀態(tài)時，要盡量優(yōu)化其運行的環(huán)境，同時注意設(shè)備的運轉(zhuǎn)時間，盡量不要超額工作，也不要超負(fù)荷工作，并且盡量避免各種有腐蝕性的雜質(zhì)進入到設(shè)備中去，以保證設(shè)備有一個盡可能好的工作環(huán)境。這樣不僅能減輕設(shè)備中金屬材料的磨損情況，還能有效保證設(shè)備的正常使用。

3.4 定期進行金屬材料保養(yǎng)

金屬材料保養(yǎng)工作是必不可少的，因為在前期工作中，仍會產(chǎn)生很多難以避免的磨損和損耗，設(shè)備應(yīng)當(dāng)在一定時間內(nèi)進行維護保養(yǎng)工作，對金屬可能存在的小的磨損進行提前處理，不但能夠保證機械的安全運行，還能夠避免大的損耗與磨損，提高機械的使用壽命。

總之，機械設(shè)備金屬材料的磨損失效一直是產(chǎn)品生產(chǎn)和工程建設(shè)過程中不可忽視的問題，一旦金屬材料出現(xiàn)磨損，不但會給企業(yè)帶來直接的經(jīng)濟損失，而且還會影響各項工作的進度，甚至造成嚴(yán)重的安全事故。因此，我們有必要對金屬材料的磨損問題進行更進一步的研究和分析，并采取有效措施來解決這一問題，降低因設(shè)備磨損而帶來的各項損失。

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