金屬材料磨損失效分析及防護措施

李亮

摘 要：隨著社會的不斷發展，材料工業行業也進入了一個良好穩定的發展狀態，然而當前該行業在發展的過程當中面臨一個普遍的問題就是金屬材料磨損的問題。金屬磨損不僅造成了大量的經濟損失同時也導致其生產的產品質量的下降。因此對于相關的人員來說，他們應當分析金屬材料磨損失效的原因，同時采取一定的防護措施，有效地提高企業的經濟效益。本文從金屬材料磨損過程、金屬材料磨損失效的危害、金屬材料失效磨損的基本形式、金屬材料磨損失效防護措施四方面進行介紹。

關鍵詞：金屬材料;磨損失效;分析;防護措施

引言：在當前的工業企業機械設備中，金屬磨損失效現象是一個較為常見的問題。它不僅影響機械設備的可靠性和安全性，而且還會對企業的正常生產產生影響，造成經濟損失。一些磨損較為嚴重的設備在使用的過程當中還可能會造成惡劣安全事故，因此需要對金屬材料磨損高度關注，了解金屬材料磨損失效的機理，并對防護措施進行深入的研究，促進機械設備安全、穩定的運行，保證企業的經濟效益。

1? 金屬材料磨損過程

1.1跑和階段

跑和階段是金屬材料磨損的初始階段，由于磨損物體之間具有一定的粗糙度，造成它們之間的相互摩擦，物體凸起的地方相對接觸力度較大，磨損程度更深，磨損的速度相對較快。當物體磨損一段時間后，兩個物體磨損的表面接觸面積增加，這時候磨損的速度也逐漸降低。

1.2穩定磨損階段

穩定磨損階段在跑和階段之后，由于跑和階段已經進行了前期的磨損，凸起的地方相對較少，兩物體之間磨損的接觸面積增大，粗糙度降低，壓強減小，此時物體磨損將進入到穩定階段，這一階段磨損量與磨損時間的長短有關[1]。

1.3劇烈磨損階段

劇烈磨損階段是金屬材料磨損的最后階段，由于前期時間的磨損，金屬材料的溫度以及內部的組織條件已經產生變化，這些變化也在逐漸地提高材料磨損的速度，對機械設備的運行造成影響。機械設備的工作效率將大大地降低，運作的過程當中也伴隨著噪音以及機械的震動，直到零件磨損到最后失效為止。

2? 金屬材料磨損失效的危害

金屬材料之間的摩擦磨損是不可避免的，通常這種摩擦會導致主體表面的破壞，也會對金屬材料的性能、外形產生一定的影響。金屬材料一般在機械設備的運作過程中磨損較為嚴重，因為在設備運作的過程中轉動速度較快，再加上空氣當中的水汽以及粉塵也加劇了磨損的速度。這些附著物在設備的表面隨著金屬材料的摩擦而不斷地摩擦，加快了金屬材料的磨損消耗。而且如果這些附著物長期得不到清理，堆積較多時，可能會造成設備的無法使用，對設備的一些性能造成影響，嚴重時還可能會導致安全事故的發生，不僅會對工作人員的生命安全造成威脅，同時也降低了企業的經濟效益[2]。

3? 金屬材料失效磨損的基本形式

3.1疲勞磨損

金屬材料在摩擦過程中，往往會忽略周期負荷，長時間摩擦之后，會導致接觸應力的提高，當應力達到一定的數值時，金屬設備往往無法持續承重，會導致金屬材料的變形或者是性能的改變。疲勞磨損的產生往往都是金屬設備長時間負荷工作造成的，當設備無法具有承重效果時，其表面就會發生結構變化，甚至出現裂痕。從彈力學角度進行分析，如果不重視設備的疲勞磨損，可能會對企業造成較大的經濟損失。

3.2磨粒磨損

磨粒磨損是金屬磨粒之間相互造成的一種磨損形式，對于大多數金屬材料來說，都會產生磨粒磨損。而且不同的金屬材料磨損的程度也不相同，一般情況下，高應力狀態加上硬度較高的磨粒會加速磨損的速度，如果磨粒的硬度較弱，會導致金屬材料表面出現劃痕，如果磨粒的硬度較小，則產生的磨損在正常磨損范圍內[3]。

3.3腐蝕磨損

在企業的機械設備的運作過程中，金屬材料往往暴露在空氣外面，空氣當中的水汽以及粉塵會附著到設備表面上，在金屬材料相互摩擦時，水汽與粉塵也會參與到摩擦當中，加劇金屬的腐蝕。因為一些活動性較強的金屬會與空氣發生化學反應，加快磨損的速度。為了減少磨損，相關人員應當定期清理設備的附著物，降低金屬材料的磨損速度。

3.4黏著磨損

黏著磨損是一種較為復雜的磨損形式，往往會造成金屬設備表面性能的改變。黏著磨損往往發生在金屬設備粗糙度較高或者是超負荷運轉時，此時金屬材料表面的應力升高，在不斷地摩擦過程中，金屬材料表面的溫度不斷上升，最終導致金屬表面出現熔化現象。在金屬表面溫度下降之后，會導致熔化的部分出現黏連，隨著不斷地摩擦，黏連部分會被切斷，產生相應的磨屑。

4? 金屬材料磨損失效防護措施

4.1提高金屬材料表面的耐磨性

為了降低金屬材料的磨損力度，可以通過化學熱處理、表面形變強化、表面熱處理強化等方式提高金屬材料表面的耐磨性。化學熱處理是指通過固態擴散的方式，將外來因素滲透到金屬內部，實現金屬材料化學成分的調整，增強金屬表面的性能。然而化學熱處理的方式耗用的成本較大，處理時間長，而且需要專業的人員進行操作，所以這種方式不適合普遍推廣使用。表面形變強化是指通過冷擠壓、噴丸等物理方法強化金屬材料的表面性能，通過變形使其出現硬化層，增強金屬材料的耐磨性能。表面熱處理強化是指根據固態相變的規則，通過高溫加熱的方式對金屬材料表面產生耐磨性和內部疲勞強度，進而降低金屬設備的磨損程度[4]。

4.2定期維修保養

金屬材料之間的摩擦是不可避免的，但是可以通過定期維修保養的方式達到降低磨損的效果。可以通過使用潤滑油的方式來進行保養，這種方式可以提高金屬材料表面的性能，同時還可以延長金屬材料的壽命。同時還可以通過預防性的維修方式，設備的工作人員應當了解設備運作的實際情況，根據自身的經驗進行判斷，提前進行預防維修，防止金屬磨損導致設備無法運行狀況的出現。同時還可以通過對磨損現象進行分析以及對機械設備進行分類，更深層次地了解設備的磨損機理，進一步對設備維修保養。

4.3改善金屬材料的制造工藝

在制造金屬材料時，可以通過對金屬材料工藝的優化來提高材料的耐磨性能，通過提高表面的潤滑性降低磨損。同時也可以對機械設備的其他工藝進行優化，比如鑄造、焊接等，這種類型的優化可以提高設備的抗化學腐蝕性能，減少水汽、粉塵對金屬的腐蝕。對于日常設備的使用，應當進行考察與分析，選擇耐磨的金屬材料，提高設備運作的穩定性和安全性。

結束語：

對于當前的企業來說，它們應當重視金屬材料磨損的現象，并通過了解材料磨損的機理，找到適合當前金屬設備更好的防護措施。可以通過提高金屬材料表面的耐磨性、定期維修保養、改善金屬材料的制造工藝等方式改變金屬材料的表面性能，提高金屬材料的耐磨性，降低企業的經濟損失，提高企業的經濟效益。同時也需要做好金屬材料磨損的預防工作，盡量通過及時預防降低材料的磨損速度，延長金屬材料的壽命。

參考文獻：

[1]郭林秀.淺談金屬材料磨損失效及防護措施[J].建材發展導向，2020，18（24）：25-26.

[2]張偉.淺談金屬材料磨損失效及防護措施[J].科學技術創新，2020（18）：23-24.

[3]滕棟云.金屬材料磨損失效分析及防護措施[J].中國金屬通報，2019（05）：280+282.

[4]丘先堂，張雪莉，余雷.金屬材料磨損失效及防護措施分析[J].山西冶金，2017，40（05）：115-117.

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