淺談金屬材料磨損失效及防護(hù)措施

王斯妮 仲照旭

摘? 要：隨著社會(huì)生產(chǎn)力和工業(yè)科技的不斷發(fā)展，我國(guó)很多行業(yè)的發(fā)展都依賴于金屬材料，由此可見(jiàn)，金屬材料的質(zhì)量是促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)健康、穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)和重要因素。高質(zhì)量的金屬材料不僅能夠減少意外損失造成的成本負(fù)擔(dān)，還能夠高效的解決工作需求。而低質(zhì)量的金屬材料很容易發(fā)生工作意外，影響正常的工作計(jì)劃、進(jìn)度，在造成時(shí)間、成本損失的同時(shí)，還會(huì)激發(fā)企業(yè)矛盾，影響企業(yè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而影響金屬材料質(zhì)量的關(guān)鍵因素就是磨損失效，“磨損”顧名思義就是侵蝕、損耗、斷裂金屬材料，影響其使用功能的正常發(fā)揮。磨損在生產(chǎn)生活中最容易造成金屬材料損失失效，手的觸摸、零件的觸碰等都會(huì)造成磨損。因此，必須要對(duì)金屬材料磨損問(wèn)題進(jìn)行專業(yè)、有效研究，找出實(shí)用、合理的金屬材料保護(hù)措施，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：金屬材料;磨損失效;防護(hù)措施

1金屬材料磨損失效現(xiàn)狀及危害

磨損是金屬材料的主要失效形式之一。金屬材料損壞的設(shè)備占設(shè)備損壞總數(shù)的70%以上。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，每年因材料磨損失效造成的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)1000億美元。然而，在我國(guó)，由于工業(yè)發(fā)展起步較晚和設(shè)備老化的影響，材料磨損失效造成的損失更為嚴(yán)重，尤其是在汽車、鐵路、冶金等金屬材料行業(yè)。

金屬材料磨損是由于金屬表面的相互摩擦或運(yùn)動(dòng)而引起的材料表面磨損現(xiàn)象，通常包括金屬表面尺寸、形狀、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和性能的損傷。工業(yè)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，由于工作環(huán)境、設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行、振動(dòng)、金屬部件相互摩擦等因素的影響，會(huì)產(chǎn)生大量的固體粉塵顆粒，金屬水和機(jī)械反應(yīng)產(chǎn)生的有毒氣體侵入房間。但是，如果刀庫(kù)不能及時(shí)清理，金屬材料就會(huì)磨損。當(dāng)磨損到一定程度時(shí)，會(huì)影響到設(shè)備的性能和精度，特別是對(duì)于一些精密儀器設(shè)備，影響會(huì)是毀滅性的。

2金屬材料磨損失效的基本形式

2.1磨料磨損

金屬表面小顆粒的數(shù)量與金屬顆粒和硬顆粒的大小有關(guān)。優(yōu)質(zhì)精致的金屬材料，其堅(jiān)硬的凸出顆粒相對(duì)較少，對(duì)金屬材料的磨損較小，而粗糙的金屬材料會(huì)造成大面積的磨損。當(dāng)金屬材料的表面有不同硬度的顆粒時(shí)，會(huì)與金屬表面的摩擦顆粒脫落而產(chǎn)生劃痕。短時(shí)間內(nèi)的摩擦不會(huì)影響相關(guān)設(shè)備的正常使用。

2.2粘著磨損

粘著磨損，顧名思義，是由于金屬表面接觸，在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦損失。在相關(guān)設(shè)備的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，相互接觸的金屬材料表面相互摩擦，摩擦面積遠(yuǎn)大于磨粒磨損，產(chǎn)生大量的磨屑，長(zhǎng)期堆積在金屬設(shè)備的間隙中，導(dǎo)致金材料的磨損失效。面積越大，磨損的碎片越多。相反，材料越軟，受摩擦的影響就越困難。因此，金屬材料粘著磨損失效的關(guān)鍵是金屬材料的性能。

2.3表面疲勞磨損

表面疲勞磨損也稱為長(zhǎng)期載荷磨損。當(dāng)金屬材料超過(guò)適當(dāng)?shù)墓ぷ鲿r(shí)間時(shí)，就會(huì)發(fā)生磨損。表面疲勞磨損是指金屬制品在超過(guò)規(guī)定的工作時(shí)間和周期后，由于過(guò)度的工作消耗而引起的金屬材料表面的磨損。表面疲勞磨損的磨損失效是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。由于過(guò)度疲勞，金屬表面會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱、輕微損傷等現(xiàn)象。在外界物理操作的壓力下，磨損范圍逐漸增大，金屬材料嚴(yán)重?fù)p壞，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備報(bào)廢，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程有重要影響。

2.4腐蝕和磨損

腐蝕磨損是指金屬材料受到周圍環(huán)境的影響，如水蒸氣腐蝕、化學(xué)反應(yīng)等，使金屬材料發(fā)生磨損，造成材料減量和金屬材料性能變化的現(xiàn)象。金屬材料的腐蝕磨損與工作環(huán)境密切相關(guān)。雖然腐蝕磨損只發(fā)生在某些條件下，但磨損反應(yīng)是一系列的。磨料磨損中的硬顆粒往往是由腐蝕磨損引起的，這進(jìn)一步加速了金屬材料的磨損失效。因此，必須注意腐蝕和磨損，盡量減少觸發(fā)條件，減少金屬材料的損耗。

2.5微動(dòng)磨損

微動(dòng)磨損與腐蝕磨損一樣，需要一定的觸發(fā)條件，微動(dòng)磨損的發(fā)生也會(huì)引起磨粒磨損。微動(dòng)磨損是由外載荷引起的一種摩擦，它使金屬材料產(chǎn)生大量的碎屑和突出的硬顆粒。硬顆粒和磨屑的出現(xiàn)會(huì)使金屬材料進(jìn)一步磨損，造成設(shè)備間隙堵塞，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

3金屬材料磨損失效的有效防護(hù)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)熱處理主要是利用固態(tài)擴(kuò)散將一些外來(lái)元素進(jìn)入金屬材料中，調(diào)整其化學(xué)成分，以進(jìn)步金屬外表的性能。需求著重的是，化學(xué)熱處理的缺點(diǎn)之一是效果消耗高、操作難度大、耗時(shí)長(zhǎng)，而且還具有必定的專業(yè)性，這就要求設(shè)備和操作人員具有較高的專業(yè)性。因此，不能廣泛應(yīng)用。（2）外表變形強(qiáng)化：外表變形強(qiáng)化主要是通過(guò)冷擠壓、噴丸等物理方法，強(qiáng)化金屬材料的外表性能，并通過(guò)塑性變形獲得硬化層，以進(jìn)步金屬材料的外表摩擦阻力。該方法操作難度較小。（3）外表熱處理強(qiáng)化：外表熱處理強(qiáng)化主要是根據(jù)固相轉(zhuǎn)化原理，對(duì)金屬進(jìn)行高溫加熱處理。金屬經(jīng)高溫加熱后，其內(nèi)部疲勞強(qiáng)度和耐磨性得到進(jìn)步，這是目前工業(yè)界遍及采用的方法。

3.2優(yōu)化金屬材料結(jié)構(gòu)

關(guān)于金屬材料，可以采取一些科學(xué)的措施加以優(yōu)化。金屬材料的外表特性會(huì)對(duì)金屬材料的磨損發(fā)生較大的影響。因此，有必要優(yōu)化金屬材料的外表光潔度，對(duì)金屬材料觸摸的外表層的形狀和尺度進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和加工，消除由于金屬材料外表粗糙度而導(dǎo)致的耐磨強(qiáng)度增強(qiáng)的狀況。優(yōu)化金屬材料的結(jié)構(gòu)，如觸摸形式，積極改善金屬材料。

3.3改善材料制造工藝

改善金屬材料的制造工藝是進(jìn)步金屬材料耐磨性的重要途徑。針對(duì)不同性能的金屬材料，首先要改善金屬材料的加工工藝，進(jìn)步金屬零件的外表寬度和耐磨性，下降機(jī)械設(shè)備的磨損程度。同時(shí)，咱們需求重視金屬的鍛造、鑄造、切削等加工工藝，通過(guò)高性能的金屬零件來(lái)進(jìn)步機(jī)械設(shè)備的性能。

3.4預(yù)防性維護(hù)

首先可以作為機(jī)械設(shè)備監(jiān)造作業(yè)文件，詳細(xì)分析金屬零件磨損失效的后果和原因，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的信息反饋，根據(jù)分析結(jié)果制定金屬零件的磨損防護(hù)措施;其次，對(duì)機(jī)械設(shè)備的金屬部件進(jìn)行劃分，重點(diǎn)關(guān)注磨損較大的部位，最后由機(jī)械設(shè)備操作人員和相關(guān)專家選擇具體的維修方法，以保證維修的針對(duì)性和有效性。

3.5良好工作環(huán)境的提供

金屬材料的外部環(huán)境會(huì)材料造成物理?yè)p耗、化學(xué)侵蝕等，例如，在粉塵較多的環(huán)境下，會(huì)造成金屬材料空隙的堵塞，加大金屬材料運(yùn)行過(guò)程中的摩擦力，造成材料損耗。而濕潤(rùn)、水分較多的環(huán)境，會(huì)對(duì)簡(jiǎn)述材料造成化學(xué)侵蝕，改變材料的性質(zhì)，其硬度、耐性都會(huì)受到影響。因此。我們要盡可能的選擇合適、整潔的工作環(huán)境，減少外部環(huán)境造成的金屬材料損耗。

3.6對(duì)金屬材料定期進(jìn)行保養(yǎng)

金屬材料在使用過(guò)程中避免不了摩擦接觸，金屬材料的損耗是正?，F(xiàn)象。而我們要做的就是對(duì)金屬材料進(jìn)行定期、合適的保養(yǎng)，盡可能的將材料磨損降到最小化，延長(zhǎng)金屬材料的使用壽命。在保障相關(guān)設(shè)備安全性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、工程正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

結(jié)論

對(duì)于工業(yè)發(fā)展而言，金屬材料是最重要的組成部分之一，它直接影響到工業(yè)的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。因此，對(duì)金屬材料的保護(hù)也是必要的。通過(guò)本文的討論，指出預(yù)防金屬材料磨損應(yīng)立足于實(shí)踐。只有有效地降低金屬材料的磨損，才能促進(jìn)工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

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