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，從而導致不能承擔所承受的壓力和應(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雜的磨損形式，由于金屬表面在相互之間的作用下，摩擦導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，當機械停下，會發(fā)生冷卻焊接的效果，這樣當再次發(fā)動機械，接觸面會發(fā)生斷裂，導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)周期性負荷摩擦，這使當金屬在某一點的接觸應(yīng)力增大，導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)化學熱處理?；瘜W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?，且操作方法簡單?/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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