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摘要：当今大部分金属材料存在着磨损失效问题，不仅影响工业机械的产品质量，也会给企业带来一定的损失，严重者会给企业的生存和发展带来威胁。因此，应当通过分析金属材料的磨损形式及磨损机理，找到相应的解决方法，以此来降低由于金属材料的磨损而带来的危害，降低企业的经济损失。本文以金属材料的磨损为研究对象，针对金属材料的磨损失效，运用摩擦学原理对其进行浅析.并提出改进防护措施。
金属材料失效问题存在于各类材料中，它直接影响到产品质量，关系到企业的信誉及生存。金属材料的失效分析和预防预测工作在工业发展中占有十分重要的地位。而金属材料失效问题的处理和解决能力，代表了该国的基础科学的发展水平和管理的先进水平。腐蚀、断裂和磨损是金属材料失效的主要形式，其中以摩擦所导致的磨损失效最普遍，约占设备损坏的70%，是机电材料失效的主要原因。
1.金属材料磨损失效的危害
在金属材料的使用过程中，不同金属材料副表面之间的相互接触摩擦和相互运动是不可避免的：而这种金属的相互作用则会引起材料表面的损耗，这种损耗就是本文要研究的摩擦损耗。摩擦损耗往往会对金属材料的尺寸、外形、结构及性能造成不同程度的影响。在工业机械设备的运转过程中，周围环境相对而言较为恶劣，条件苛刻，同时机械设备往往是高速运转，所以，在机械设备工作时经常会有不少的杂物，如粉尘、水汽和其他有害气体，进入设备中，之后会和设备中的金属材料相互运动摩擦，如果这些杂物不能及时地清除，那么就会发生设备金属材料的摩擦损失。如果这种磨损积聚到一定程度，就会破坏设备各零件的相互协调运作，降低设备的各项性能，更有甚者会导致意外事故的发生，这不仅会损害企业的经济效益，还可能危害从业人员的人身安全。
2.金属材料磨损失效的基本形式
2.1磨粒磨损失效
磨粒磨损失效是由于金属的磨粒磨损造成的金属材料相应性能的损失，是材料磨损失效的普遍形式。根据磨粒磨损过程中金属材料磨损表面所受的应力和冲击力不同，我们可将磨粒磨损分为凿屑磨损、擦伤磨损以及碾碎磨损。通常情况下，在高应力和硬磨粒的状态下，会出现凿屑磨粒现象：而在磨损过程中，如果磨粒硬度相对较小，则会划伤金属材料表面，使得金属材料上出现凸凹不平的现象，这种磨损叫做碾碎式磨损：如果造成磨粒的应力相对较小，则会出现擦伤磨损。
2.2黏着磨损失效黏着磨损失效则是由黏着磨损造成的金属性能失效，而这种黏着磨损则是一种较为复杂的磨损。一般情况下，如果两个相对滑动的金属材料表面润滑不良或者超负荷工作，这就会造成金属表面的应力过高：当相对滑动的金属表面的应力达到一定程度时，就会造成接触面温度急剧上升，致使金属局部熔化，在之后的冷却过程中，接触面会固相焊接。当金属表面再次滑动时，足够的切向力会使得黏接点断开，破坏金属的摩擦表面，从而会产生金属磨屑，产生黏着磨损。
2.3疲劳磨损失效当金属材料的摩擦副表面在相对滑动过程中，往往会忽略周期负荷的作用，这在循环往复的工作回合中，会使得接触应力增大，直到超过金属材料的承受范围，最终导致金属材料的变形以及其它各种失效现象。在摩擦学中，疲劳磨损往往会被认为是由长期的周期负载造成的。长期的周期负载会使金属材料结构变形，表面塑像变形，更有甚者会使金屬表面出现裂纹。在弹力学中，金属材料的疲劳磨损则是十分严重的问题，必须快速有效地解决疲劳磨损。
2.4腐蚀磨损失效在工业机械设备工作的过程中，其中的金属材料难免会和空气及水汽等介质接触，而金属的活泼性又使得金属极易和这些介质发生相应的化学或电化学反应，这就会造成金属的腐蚀磨损。在腐蚀磨损中，腐蚀物是不可避免的，而这些腐蚀物则会继续产生其他磨损，使得磨损重叠，加剧金属材料的磨损程度，产生更严重的失效。
2.5微动磨损失效在机械设备的金属材料中，相对滑动的金属材料很容易产生磨损，而相对固定的金属材料也会产生磨损，只不过磨损情况相对较轻。在相对固定的金属材料和副材料的摩擦表面之间，往往会因为周围环境的影响产生接触面微小的相对运动，而这种振幅较小的相对振动则是产生微动磨损的原因。
3.金属材料失效的防护
应针对具体的金属材料磨损失效，掌握已磨损报废的零件及其磨屑，查明该部件的摩擦工况，包括摩擦副的运动形式、接触形式、介质、速度、载荷、湿度、温度、润滑剂种类及润滑方式等，了解失效发生时设备的使用情况及日常维护保养情况。在掌握情况的基础上，对金属材料磨损失效表面和磨屑进行仔细分析，检查磨损失效前后硬度和表面形貌等物理机械性能的变化，根据表面磨屑形状和磨损特征判定磨损失效模式，确定失效是由外界偶然因素引起的突发过程，还是在设计工况条件下运行后的累计结果。对后者，还需对磨损次表层进行分析，了解裂纹的形成部位及扩展方向，并由此确定磨损的发生和发展过程。
对于有可能发生化学腐蚀磨损的部件，则需对磨损失效表面和磨屑进行化学分析。如有必要，还应进行零件磨损失效的模拟试验。只有认真获取上述信息，并进一步结合失效零件摩擦学设计的合理性进行综合分析，才能对导致金属材料磨损失效的主要原因和过程本质有深入的认识，才有可能为磨损失效的预防提出合理的改进措施。一般而言，除了设备管理、外界因素和润滑剂变质等因素之外，引起金属零部件磨损失效的工艺和设计方面的因素主要有：①金属零件的摩擦学结构设计不合理；②金属零件的安装或加工精度未达到要求；③摩擦副材料或表面处理工艺选择不当。关于金属材料磨损失效的分析和失效的预防对我国工业建设起着重要的作用。我们应加大金属材料失效分析的力度，推动耐磨金属材料的进一步研发。
4.结语
金属材料的磨损失效直接影响了金属材料的使用可靠性。我们需要认真分析金属材料磨损失效的基本形式和具体机理，采用表面处理、合理选材等防护措施，使金属材料日益朝着抗磨性的生产标准进行改进，不断研发耐磨金属材料新产品和新工艺，最大可能地减低金属材料磨损失效的发生，增强机械设备的使用寿命，提高工业企业的经济效益。
参考文献
[1]顾玉丽，陶春虎，何玉怀，胡春燕，滕旭东.金属材料超高周疲劳失效的基本特征[J].失效分析与预防.2011（03）
[2]王磊.浅析金属材料的磨损失效和防护[J].科技资讯.2013（17）
[3]徐松.浅谈金属材料摩擦磨损的影响因素[J].中国高新技术企业.2010（09）
金属材料失效问题存在于各类材料中，它直接影响到产品质量，关系到企业的信誉及生存。金属材料的失效分析和预防预测工作在工业发展中占有十分重要的地位。而金属材料失效问题的处理和解决能力，代表了该国的基础科学的发展水平和管理的先进水平。腐蚀、断裂和磨损是金属材料失效的主要形式，其中以摩擦所导致的磨损失效最普遍，约占设备损坏的70%，是机电材料失效的主要原因。
1.金属材料磨损失效的危害
在金属材料的使用过程中，不同金属材料副表面之间的相互接触摩擦和相互运动是不可避免的：而这种金属的相互作用则会引起材料表面的损耗，这种损耗就是本文要研究的摩擦损耗。摩擦损耗往往会对金属材料的尺寸、外形、结构及性能造成不同程度的影响。在工业机械设备的运转过程中，周围环境相对而言较为恶劣，条件苛刻，同时机械设备往往是高速运转，所以，在机械设备工作时经常会有不少的杂物，如粉尘、水汽和其他有害气体，进入设备中，之后会和设备中的金属材料相互运动摩擦，如果这些杂物不能及时地清除，那么就会发生设备金属材料的摩擦损失。如果这种磨损积聚到一定程度，就会破坏设备各零件的相互协调运作，降低设备的各项性能，更有甚者会导致意外事故的发生，这不仅会损害企业的经济效益，还可能危害从业人员的人身安全。
2.金属材料磨损失效的基本形式
2.1磨粒磨损失效
磨粒磨损失效是由于金属的磨粒磨损造成的金属材料相应性能的损失，是材料磨损失效的普遍形式。根据磨粒磨损过程中金属材料磨损表面所受的应力和冲击力不同，我们可将磨粒磨损分为凿屑磨损、擦伤磨损以及碾碎磨损。通常情况下，在高应力和硬磨粒的状态下，会出现凿屑磨粒现象：而在磨损过程中，如果磨粒硬度相对较小，则会划伤金属材料表面，使得金属材料上出现凸凹不平的现象，这种磨损叫做碾碎式磨损：如果造成磨粒的应力相对较小，则会出现擦伤磨损。
2.2黏着磨损失效黏着磨损失效则是由黏着磨损造成的金属性能失效，而这种黏着磨损则是一种较为复杂的磨损。一般情况下，如果两个相对滑动的金属材料表面润滑不良或者超负荷工作，这就会造成金属表面的应力过高：当相对滑动的金属表面的应力达到一定程度时，就会造成接触面温度急剧上升，致使金属局部熔化，在之后的冷却过程中，接触面会固相焊接。当金属表面再次滑动时，足够的切向力会使得黏接点断开，破坏金属的摩擦表面，从而会产生金属磨屑，产生黏着磨损。
2.3疲劳磨损失效当金属材料的摩擦副表面在相对滑动过程中，往往会忽略周期负荷的作用，这在循环往复的工作回合中，会使得接触应力增大，直到超过金属材料的承受范围，最终导致金属材料的变形以及其它各种失效现象。在摩擦学中，疲劳磨损往往会被认为是由长期的周期负载造成的。长期的周期负载会使金属材料结构变形，表面塑像变形，更有甚者会使金屬表面出现裂纹。在弹力学中，金属材料的疲劳磨损则是十分严重的问题，必须快速有效地解决疲劳磨损。
2.4腐蚀磨损失效在工业机械设备工作的过程中，其中的金属材料难免会和空气及水汽等介质接触，而金属的活泼性又使得金属极易和这些介质发生相应的化学或电化学反应，这就会造成金属的腐蚀磨损。在腐蚀磨损中，腐蚀物是不可避免的，而这些腐蚀物则会继续产生其他磨损，使得磨损重叠，加剧金属材料的磨损程度，产生更严重的失效。
2.5微动磨损失效在机械设备的金属材料中，相对滑动的金属材料很容易产生磨损，而相对固定的金属材料也会产生磨损，只不过磨损情况相对较轻。在相对固定的金属材料和副材料的摩擦表面之间，往往会因为周围环境的影响产生接触面微小的相对运动，而这种振幅较小的相对振动则是产生微动磨损的原因。
3.金属材料失效的防护
应针对具体的金属材料磨损失效，掌握已磨损报废的零件及其磨屑，查明该部件的摩擦工况，包括摩擦副的运动形式、接触形式、介质、速度、载荷、湿度、温度、润滑剂种类及润滑方式等，了解失效发生时设备的使用情况及日常维护保养情况。在掌握情况的基础上，对金属材料磨损失效表面和磨屑进行仔细分析，检查磨损失效前后硬度和表面形貌等物理机械性能的变化，根据表面磨屑形状和磨损特征判定磨损失效模式，确定失效是由外界偶然因素引起的突发过程，还是在设计工况条件下运行后的累计结果。对后者，还需对磨损次表层进行分析，了解裂纹的形成部位及扩展方向，并由此确定磨损的发生和发展过程。
对于有可能发生化学腐蚀磨损的部件，则需对磨损失效表面和磨屑进行化学分析。如有必要，还应进行零件磨损失效的模拟试验。只有认真获取上述信息，并进一步结合失效零件摩擦学设计的合理性进行综合分析，才能对导致金属材料磨损失效的主要原因和过程本质有深入的认识，才有可能为磨损失效的预防提出合理的改进措施。一般而言，除了设备管理、外界因素和润滑剂变质等因素之外，引起金属零部件磨损失效的工艺和设计方面的因素主要有：①金属零件的摩擦学结构设计不合理；②金属零件的安装或加工精度未达到要求；③摩擦副材料或表面处理工艺选择不当。关于金属材料磨损失效的分析和失效的预防对我国工业建设起着重要的作用。我们应加大金属材料失效分析的力度，推动耐磨金属材料的进一步研发。
4.结语
金属材料的磨损失效直接影响了金属材料的使用可靠性。我们需要认真分析金属材料磨损失效的基本形式和具体机理，采用表面处理、合理选材等防护措施，使金属材料日益朝着抗磨性的生产标准进行改进，不断研发耐磨金属材料新产品和新工艺，最大可能地减低金属材料磨损失效的发生，增强机械设备的使用寿命，提高工业企业的经济效益。
参考文献
[1]顾玉丽，陶春虎，何玉怀，胡春燕，滕旭东.金属材料超高周疲劳失效的基本特征[J].失效分析与预防.2011（03）
[2]王磊.浅析金属材料的磨损失效和防护[J].科技资讯.2013（17）
[3]徐松.浅谈金属材料摩擦磨损的影响因素[J].中国高新技术企业.2010（09）