淺析金屬材料的磨損失效和防護

摘 要：現(xiàn)如今，在我國的材料工業(yè)內(nèi)，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(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和工業(yè)企業(yè)的信譽，并最終給企業(yè)帶來不可估量的經(jīng)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(yīng)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(yè)的經(jīng)濟損失。本文以金屬材料的磨損為研究對象，并運用相關(guān)原理進行分析，最終提出合適的防護措施。

關(guān)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(nèi)容繁多的基礎(chǔ)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(yè)企業(yè)的長遠發(fā)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(xiàn)象往往會引起從業(yè)者的格外關(guān)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(lǐng)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(yè)發(fā)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(jié)構(gòu)及性能造成不同程度的影響。在工業(yè)機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)過程中，周圍環(huán)境相對而言較為惡劣，條件苛刻，同時機械設(shè)備往往是高速運轉(zhuǎn)，所以，在機械設(shè)備工作時經(jīng)常會有不少的雜物，如粉塵、水汽和其他有害氣體，進入設(shè)備中，之后會和設(shè)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(fā)生設(shè)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(shè)備各零件的相互協(xié)調(diào)運作，降低設(shè)備的各項性能，更有甚者會導致意外事故的發(fā)生，這不僅會損害企業(yè)的經(jīng)濟效益，還可能危害從業(yè)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(yè)建設(shè)中是不可忽略的問題，也是亟待解決的問題。而在工業(yè)建設(shè)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(xiàn)代的工業(yè)建設(shè)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(yīng)性能的損失，是材料磨損失效的普遍形式。根據(jù)磨粒磨損過程中金屬材料磨損表面所受的應(yīng)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(yīng)力和硬磨粒的狀態(tài)下，會出現(xiàn)鑿屑磨?，F(xiàn)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(xiàn)凸凹不平的現(xiàn)象，這種磨損叫做碾碎式磨損；如果造成磨粒的應(yīng)力相對較小，則會出現(xiàn)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(yīng)力過高；當相對滑動的金屬表面的應(yīng)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(chǎn)生金屬磨屑，產(chǎn)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(huán)往復的工作回合中，會使得接觸應(yīng)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(xiàn)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(jié)構(gòu)變形，表面塑像變形，更有甚者會使金屬表面出現(xiàn)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(yè)機械設(shè)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(zhì)接觸，而金屬的活潑性又使得金屬極易和這些介質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的化學或電化學反應(yīng)，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(xù)產(chǎn)生其他磨損，使得磨損重疊，加劇金屬材料的磨損程度，產(chǎn)生更嚴重的失效。

2.5 微動磨損失效

在機械設(shè)備的金屬材料中，相對滑動的金屬材料很容易產(chǎn)生磨損，而相對固定的金屬材料也會產(chǎn)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(huán)境的影響產(chǎn)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(chǎn)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(huán)境

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

3.2 合理選擇金屬材料

在良好的工作環(huán)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(zhì)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(jù)金屬材料的工作環(huán)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(jié)構(gòu)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(shù)，可大大降低金屬磨損。同時，金屬材料的結(jié)構(gòu)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(yǎng)

在做好了所有的前期處理之后，金屬材料的定期保養(yǎng)也是非常重要的。在設(shè)備運作一段時間之后，對金屬材料進行保養(yǎng)，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(jié)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(fā)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(yè)生產(chǎn)中意外事故的發(fā)生，從而保證工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟效益和從業(yè)人員的人身安全。

參考文獻

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