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(fā)展，材料工業(yè)行業(yè)也進入了一個良好穩(wěn)定的發(fā)展狀態(tài)，然而當前該行業(yè)在發(fā)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(jīng)濟損失同時也導致其生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量的下降。因此對于相關(guān)的人員來說，他們應(yīng)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(yè)的經(jīng)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(guān)鍵詞：金屬材料;磨損失效;分析;防護措施

引言：在當前的工業(yè)企業(yè)機械設(shè)備中，金屬磨損失效現(xiàn)象是一個較為常見的問題。它不僅影響機械設(shè)備的可靠性和安全性，而且還會對企業(yè)的正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響，造成經(jīng)濟損失。一些磨損較為嚴重的設(shè)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(guān)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(shè)備安全、穩(wěn)定的運行，保證企業(yè)的經(jīng)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(wěn)定磨損階段

穩(wěn)定磨損階段在跑和階段之后，由于跑和階段已經(jīng)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(wěn)定階段，這一階段磨損量與磨損時間的長短有關(guān)[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(nèi)部的組織條件已經(jīng)產(chǎn)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(shè)備的運行造成影響。機械設(shè)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(chǎn)生一定的影響。金屬材料一般在機械設(shè)備的運作過程中磨損較為嚴重，因為在設(shè)備運作的過程中轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)備的無法使用，對設(shè)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(fā)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(yè)的經(jīng)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(yīng)力的提高，當應(yīng)力達到一定的數(shù)值時，金屬設(shè)備往往無法持續(xù)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(chǎn)生往往都是金屬設(shè)備長時間負荷工作造成的，當設(shè)備無法具有承重效果時，其表面就會發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，甚至出現(xiàn)裂痕。從彈力學角度進行分析，如果不重視設(shè)備的疲勞磨損，可能會對企業(yè)造成較大的經(jīng)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(shù)金屬材料來說，都會產(chǎn)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(yīng)力狀態(tài)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(xiàn)劃痕，如果磨粒的硬度較小，則產(chǎn)生的磨損在正常磨損范圍內(nèi)[3]。

3.3腐蝕磨損

在企業(yè)的機械設(shè)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(shè)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(fā)生化學反應(yīng)，加快磨損的速度。為了減少磨損，相關(guān)人員應(yīng)當定期清理設(shè)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(shè)備表面性能的改變。黏著磨損往往發(fā)生在金屬設(shè)備粗糙度較高或者是超負荷運轉(zhuǎn)時，此時金屬材料表面的應(yīng)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(xiàn)熔化現(xiàn)象。在金屬表面溫度下降之后，會導致熔化的部分出現(xiàn)黏連，隨著不斷地摩擦，黏連部分會被切斷，產(chǎn)生相應(yīng)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?；瘜W熱處理是指通過固態(tài)擴散的方式，將外來因素滲透到金屬內(nèi)部，實現(xiàn)金屬材料化學成分的調(diào)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(yè)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(xiàn)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(jù)固態(tài)相變的規(guī)則，通過高溫加熱的方式對金屬材料表面產(chǎn)生耐磨性和內(nèi)部疲勞強度，進而降低金屬設(shè)備的磨損程度[4]。

4.2定期維修保養(yǎng)

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(yǎng)的方式達到降低磨損的效果?？梢酝ㄟ^使用潤滑油的方式來進行保養(yǎng)，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(shè)備的工作人員應(yīng)當了解設(shè)備運作的實際情況，根據(jù)自身的經(jīng)驗進行判斷，提前進行預防維修，防止金屬磨損導致設(shè)備無法運行狀況的出現(xiàn)。同時還可以通過對磨損現(xiàn)象進行分析以及對機械設(shè)備進行分類，更深層次地了解設(shè)備的磨損機理，進一步對設(shè)備維修保養(yǎng)。

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(yōu)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(shè)備的其他工藝進行優(yōu)化，比如鑄造、焊接等，這種類型的優(yōu)化可以提高設(shè)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(shè)備的使用，應(yīng)當進行考察與分析，選擇耐磨的金屬材料，提高設(shè)備運作的穩(wěn)定性和安全性。

結(jié)束語：

對于當前的企業(yè)來說，它們應(yīng)當重視金屬材料磨損的現(xiàn)象，并通過了解材料磨損的機理，找到適合當前金屬設(shè)備更好的防護措施?？梢酝ㄟ^提高金屬材料表面的耐磨性、定期維修保養(yǎng)、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(yè)的經(jīng)濟損失，提高企業(yè)的經(jīng)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(fā)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(shù)創(chuàng)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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