金属材料磨损失效分析及防护措施

李亮

摘 要：随着社会的不断发展，材料工业行业也进入了一个良好稳定的发展状态，然而当前该行业在发展的过程当中面临一个普遍的问题就是金属材料磨损的问题。金属磨损不仅造成了大量的经济损失同时也导致其生产的产品质量的下降。因此对于相关的人员来说，他们应当分析金属材料磨损失效的原因，同时采取一定的防护措施，有效地提高企业的经济效益。本文从金属材料磨损过程、金属材料磨损失效的危害、金属材料失效磨损的基本形式、金属材料磨损失效防护措施四方面进行介绍。

关键词：金属材料;磨损失效;分析;防护措施

引言：在当前的工业企业机械设备中，金属磨损失效现象是一个较为常见的问题。它不仅影响机械设备的可靠性和安全性，而且还会对企业的正常生产产生影响，造成经济损失。一些磨损较为严重的设备在使用的过程当中还可能会造成恶劣安全事故，因此需要对金属材料磨损高度关注，了解金属材料磨损失效的机理，并对防护措施进行深入的研究，促进机械设备安全、稳定的运行，保证企业的经济效益。

1  金属材料磨损过程

1.1跑和阶段

跑和阶段是金属材料磨损的初始阶段，由于磨损物体之间具有一定的粗糙度，造成它们之间的相互摩擦，物体凸起的地方相对接触力度较大，磨损程度更深，磨损的速度相对较快。当物体磨损一段时间后，两个物体磨损的表面接触面积增加，这时候磨损的速度也逐渐降低。

1.2稳定磨损阶段

稳定磨损阶段在跑和阶段之后，由于跑和阶段已经进行了前期的磨损，凸起的地方相对较少，两物体之间磨损的接触面积增大，粗糙度降低，压强减小，此时物体磨损将进入到稳定阶段，这一阶段磨损量与磨损时间的长短有关[1]。

1.3剧烈磨损阶段

剧烈磨损阶段是金属材料磨损的最后阶段，由于前期时间的磨损，金属材料的温度以及内部的组织条件已经产生变化，这些变化也在逐渐地提高材料磨损的速度，对机械设备的运行造成影响。机械设备的工作效率将大大地降低，运作的过程当中也伴随着噪音以及机械的震动，直到零件磨损到最后失效为止。

2  金属材料磨损失效的危害

金属材料之间的摩擦磨损是不可避免的，通常这种摩擦会导致主体表面的破坏，也会对金属材料的性能、外形产生一定的影响。金属材料一般在机械设备的运作过程中磨损较为严重，因为在设备运作的过程中转动速度较快，再加上空气当中的水汽以及粉尘也加剧了磨损的速度。这些附着物在设备的表面随着金属材料的摩擦而不断地摩擦，加快了金属材料的磨损消耗。而且如果这些附着物长期得不到清理，堆积较多时，可能会造成设备的无法使用，对设备的一些性能造成影响，严重时还可能会导致安全事故的发生，不仅会对工作人员的生命安全造成威胁，同时也降低了企业的经济效益[2]。

3  金属材料失效磨损的基本形式

3.1疲劳磨损

金属材料在摩擦过程中，往往会忽略周期负荷，长时间摩擦之后，会导致接触应力的提高，当应力达到一定的数值时，金属设备往往无法持续承重，会导致金属材料的变形或者是性能的改变。疲劳磨损的产生往往都是金属设备长时间负荷工作造成的，当设备无法具有承重效果时，其表面就会发生结构变化，甚至出现裂痕。从弹力学角度进行分析，如果不重视设备的疲劳磨损，可能会对企业造成较大的经济损失。

3.2磨粒磨损

磨粒磨损是金属磨粒之间相互造成的一种磨损形式，对于大多数金属材料来说，都会产生磨粒磨损。而且不同的金属材料磨损的程度也不相同，一般情况下，高应力状态加上硬度较高的磨粒会加速磨损的速度，如果磨粒的硬度较弱，会导致金属材料表面出现划痕，如果磨粒的硬度较小，则产生的磨损在正常磨损范围内[3]。

3.3腐蚀磨损

在企业的机械设备的运作过程中，金属材料往往暴露在空气外面，空气当中的水汽以及粉尘会附着到设备表面上，在金属材料相互摩擦时，水汽与粉尘也会参与到摩擦当中，加剧金属的腐蚀。因为一些活动性较强的金属会与空气发生化学反应，加快磨损的速度。为了减少磨损，相关人员应当定期清理设备的附着物，降低金屬材料的磨损速度。

3.4黏着磨损

黏着磨损是一种较为复杂的磨损形式，往往会造成金属设备表面性能的改变。黏着磨损往往发生在金属设备粗糙度较高或者是超负荷运转时，此时金属材料表面的应力升高，在不断地摩擦过程中，金属材料表面的温度不断上升，最终导致金属表面出现熔化现象。在金属表面温度下降之后，会导致熔化的部分出现黏连，随着不断地摩擦，黏连部分会被切断，产生相应的磨屑。

4  金属材料磨损失效防护措施

4.1提高金属材料表面的耐磨性

为了降低金属材料的磨损力度，可以通过化学热处理、表面形变强化、表面热处理强化等方式提高金属材料表面的耐磨性。化学热处理是指通过固态扩散的方式，将外来因素渗透到金属内部，实现金属材料化学成分的调整，增强金属表面的性能。然而化学热处理的方式耗用的成本较大，处理时间长，而且需要专业的人员进行操作，所以这种方式不适合普遍推广使用。表面形变强化是指通过冷挤压、喷丸等物理方法强化金属材料的表面性能，通过变形使其出现硬化层，增强金属材料的耐磨性能。表面热处理强化是指根据固态相变的规则，通过高温加热的方式对金属材料表面产生耐磨性和内部疲劳强度，进而降低金属设备的磨损程度[4]。

4.2定期维修保养

金属材料之间的摩擦是不可避免的，但是可以通过定期维修保养的方式达到降低磨损的效果。可以通过使用润滑油的方式来进行保养，这种方式可以提高金属材料表面的性能，同时还可以延长金属材料的寿命。同时还可以通过预防性的维修方式，设备的工作人员应当了解设备运作的实际情况，根据自身的经验进行判断，提前进行预防维修，防止金属磨损导致设备无法运行状况的出现。同时还可以通过对磨损现象进行分析以及对机械设备进行分类，更深层次地了解设备的磨损机理，进一步对设备维修保养。

4.3改善金属材料的制造工艺

在制造金属材料时，可以通过对金属材料工艺的优化来提高材料的耐磨性能，通过提高表面的润滑性降低磨损。同时也可以对机械设备的其他工艺进行优化，比如铸造、焊接等，这种类型的优化可以提高设备的抗化学腐蚀性能，减少水汽、粉尘对金属的腐蚀。对于日常设备的使用，应当进行考察与分析，选择耐磨的金属材料，提高设备运作的稳定性和安全性。

结束语：

对于当前的企业来说，它们应当重视金属材料磨损的现象，并通过了解材料磨损的机理，找到适合当前金属设备更好的防护措施。可以通过提高金属材料表面的耐磨性、定期维修保养、改善金属材料的制造工艺等方式改变金属材料的表面性能，提高金属材料的耐磨性，降低企业的经济损失，提高企业的经济效益。同时也需要做好金属材料磨损的预防工作，尽量通过及时预防降低材料的磨损速度，延长金属材料的寿命。

参考文献：

[1]郭林秀.浅谈金属材料磨损失效及防护措施[J].建材发展导向，2020，18（24）：25-26.

[2]张伟.浅谈金属材料磨损失效及防护措施[J].科学技术创新，2020（18）：23-24.

[3]滕栋云.金属材料磨损失效分析及防护措施[J].中国金属通报，2019（05）：280+282.

[4]丘先堂，张雪莉，余雷.金属材料磨损失效及防护措施分析[J].山西冶金，2017，40（05）：115-117.

（云南电力技术有限责任公司，云南 昆明 650217）