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来源：　　作者：刘洪志;
磨损与磨损可靠性　 磨损失效是机械设备和零部件的3种主要失效形式即断裂、腐蚀和磨损失效形式之一。通常磨损过程是一个渐进的过程,正常情况下磨损直接的结果也并非是灾难性的,因此人们容易忽视对磨损失效重要性的认识。实际上,机械设备的磨损失效造成的经济损失是巨大的。根据2004年底中国工程院和国家自然科学基金委共同组织的北京摩擦学科与工程前沿研讨会的资料显示,磨损损失了世界一次能源的1/3,机电设备70%的损坏是由于各种形式的磨损而引起的;我国的GDP只占世界的4%,却消耗了世界上30%以上的钢材;我国每年因摩擦磨损造成的经济损失在1000亿人民币以上,仅磨料磨损每年就要消耗300多万吨金属耐磨材料。美国曾有统计,每年因磨损造成的经济损失占其国民生产总值的4%。可见减摩、抗磨工作具有节能节材、资源充分利用和保障安全的重要作用,越来越受到国内外的重视。因此,研究磨损失效的原因,制定抗磨对策,减少磨损耗材,提高机械设备和零件的安全寿命具有很大的社会和经济效益。1磨损和磨损失效的类型1.1磨损与磨损失效[1]磨损是由于机械作用造成物体表面材料逐渐损耗。磨损失效是由于材料磨损造成机械产品丧失应有的功能。通常,按照磨损机理(本文共计4页)　　　　　　　　　　
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模具表面损伤失效的形式
&&&& 模具服役时，其工作表面周期的受到坯料的压力和摩擦力的反复作用，有的还受到坯料或冷却润滑介质的侵蚀，因而会发生磨损、接触疲劳和腐蚀等表面损伤失效形式。这些表面损伤或造成模具尺寸精度降低和表面粗糙度增加而影响其正常工作，或成为模具破裂的裂纹源，致使模具发生断裂失效。
&&&& （一）磨损失效&
&&&& 磨损是由于表面的相对运动，从接触表面逐渐失去物质的现象。当磨损使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态，使其不能继续服役时，称为磨损失效。磨损是多种因素相互影响的复杂过程，可形成多种失效类型。按磨损机理的不同，磨损主要有磨粒磨损和粘着磨损。
&&&& 1.磨粒磨损
&&&& 工件表面的硬突出物或外来物质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮伤模具表面，引起模具表面材料脱落的现象称为磨粒磨损（或磨料磨损）
&&&& 2.粘着磨损
&&&& 工件与模具表面相对运动时，由于表面凸凹不平，某些接触点局部应力超过了材料的屈服强度发生粘合，粘合的结点发生剪切断裂而拽开，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象称为粘着磨损。粘着磨损的过程是粘着点不断形成又不断被破坏并脱落的过程。
&&&& （二）接触疲劳失效&
&&&& 当两物体在压力作用下相互接触时，由于接触表面处的局部弹性变形所产生的应力称为接触应力。模具、尤其是承受冲击的模具，其工作表面的某些区域受较高的接触应力的周期作用，经过一定的周次后，在这些区域中产生深度不同的小片或小块状剥落，造成表面上针状或豆状凹坑（麻点），这就是接触疲劳（又称点蚀、麻点磨损、疲劳磨损）。接触疲劳也是一个裂纹萌生与扩展的过程，最后以剥落麻点的形式破坏。它使磨损加剧，严重损害模具的表面质量，并将导致模具的疲劳断裂而失效。
&&&& （三）腐蚀和腐蚀磨损失效
&&&& 模具受高温氧化、金属液侵蚀或腐蚀性气体侵蚀会造成工作表面的腐蚀。腐蚀和机械载荷的共同作用，还会产生腐蚀磨损，引起表层材料的脱落。
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&2,447,543篇论文数据，部分数据来源于
分析了缸套-活塞环摩擦副表面磨损及失效机理；
The mechanisms of wear and lose efficacy of cylinder-piston ring tribo-pairs have been analyzed.
对用磨粒磨损理论解释汽缸套最大磨损部位失效机理的观点提出了不同看法。
The author has reported a new point of view different from the abrasive wear to explain the wear mechanism of cylinder within the most worn area.
重点探讨了刀具的磨损和失效机理、适宜切削不锈钢的涂层刀具基体和涂层的种类及特性。
The wear and failure mechanisms of the tools, the varieties and characteristics of the substrates and coatings of the tools suitable for cutting stainless steel are mainly studied.
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- 来自原声例句
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磨损失效是机械设备和零部件的三种主要失效形式―――断裂、腐蚀和磨损失效形式之一。通常磨损过程是一个渐进的过程,正常情况下磨损直接的结果也并非灾难性的,因此,人们容易忽视对磨损失效重要性的认识。实际上,机械设备的磨损失效造成的经济损失是巨大的[1～10,15]。美国曾有统计,每年因磨损造成的经济损失占其国民生产总值的4%。
2004年底由中国工程院和国家自然科学基金委共同组织的北京摩擦学科与工程前沿研讨会的资料显示,磨损损失了世界一次能源的三分之一,机电设备的70%损坏是由于各种形式的磨损而引起的;我国的GDP只占世界的4%,却消耗了世界的30%以上的钢材;我国每年因摩擦磨损造成的经济损失在1000亿人民币以上,仅磨料磨损每年就要消耗300多万吨金属耐磨材料。可见减摩、抗磨工作具有节能节材、资源充分利用和保障安全的重要作用,越来越受到国内外的重视。因此,研究磨损失效的原因,制定抗磨对策、减少磨损耗材、提高机械设备和零件的安全寿命有很大的社会和经济效益。
1 磨损和磨损失效的主要类型
磨损―――由于机械作用造成物体表面材料逐渐损耗。
磨损失效―――由于材料磨损引起的机械产品丧失应有的功能。
通常,按照磨损机理和磨损系统中材料与磨料、材料与材料之间的作用方式划分,磨损的主要类型可分为磨料磨损、粘着磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等类型。
1.1 磨料磨损
由外部进入摩擦面间的硬颗粒或突出物在较软材料的表面上犁刨出很多沟纹,产生材料的迁移而造成的一种磨损现象称为磨料磨损。
影响这种磨损的主要因素:在多数情况下,材料的硬度越高,耐磨性越好;磨损量随磨损磨粒平均尺寸的增加而增大;磨损量随着磨粒硬度的增大而加大等。
1.2 粘着磨损
在两摩擦表面相对滑动时,材料发生&冷焊&后便从一个表面转移到另一个表面,成为表面凸起物,促使摩擦表面进一步磨损的现象称为粘着磨损。
影响粘着磨损的主要因素:同类的摩擦副材料比异类材料容易粘着,采用表面处理(如热处理、喷镀、化学处理等)可以减少粘着磨损;脆性材料比塑性材料抗粘着能力高;材料表面粗糙度值越小,抗粘着能力也越强;控制摩擦表面的温度,采用的润滑剂等可减轻粘着磨损等。
1.3 冲蚀磨损
当含有流动微粒(固、液或气体)的流体冲击材料表面造成的一种磨损现象称为冲蚀磨损。
影响冲蚀磨损的主要因素是流动微粒的冲击速度及角度等。
1.4 疲劳磨损
当两种材料相对运动(滚动或滑动)时,接触区受到循环应力的反复作用,当循环应力超过材料接触疲劳强度,接触表面或表面下某处形成疲劳裂纹,造成表面层局部脱落的现象称为疲劳磨损。
影响疲劳磨损的主要因素:零件表面硬度越高,产生疲劳裂纹的危险性越小;减少表面粗糙度,可改善零件疲劳寿命;高粘度的润滑油能提高抗疲劳磨损的能力,有利于提高疲劳寿命等。
1.5 腐蚀磨损
摩擦过程中,摩擦面与周围介质发生化学或电化学反应,造成表面材料的损失现象,称为腐蚀磨损。
影响腐蚀磨损的主要因素:腐蚀介质(如酸、碱、盐)的性质、零件表面氧化膜的性质和环境温度与湿度等。
1.6 微动磨损
在相互压紧的金属表面间由于微小振幅振动,使接触面产生氧化磨损微粒,难以从接触部位排除,就会发生微动磨损。
影响微动磨损的主要因素:同类材料相接触要比异类材料相接触时磨损情况严重的多。
表1为工业领域中不同磨损类型的统计表[9],实际上大多数的工业领域中的磨损失效现象是以上述几种磨损形成的复合形式出现的。
上述磨损的分类方法比较常用,实际上这类方法里包含两类磨损,即由于磨料作用于材料表面造成的磨料磨损以及摩擦副之间的摩擦导致的磨损。对于磨料磨损还可以进一步按不同分类方法进行分类:例如,两体磨损、三体磨损、凿削磨损、高应力磨损、低应力磨损、切削磨损、变形磨损等,此处不再罗列。
2 磨料磨损失效的显微机制
从表1工业领域中磨损类型的统计表可知,磨料磨损占磨损类型的50%,是磨损失效中最主要的一种类型。本文重点讨论磨料磨损的失效分析。
一般来说,在磨料磨损过程中,材料的迁移主要有切削、变形和脆断三种形式。
2.1 切削机制
磨料颗粒作用在材料表面,颗粒上所承受的载荷分为切向分力和法向分力,在法向分力作用下,磨粒刺入材料表面,在切向分力的作用下,磨粒沿平面向前滑动,带有锐利棱角和合适攻角的磨粒对材料表面进行切削,如图1a,b所示。如果磨粒棱角不锐利,或者没有合适的攻角,材料便发生犁沟变形,磨粒一边向前推挤材料,一边将材料犁向沟槽两侧,如图1c所示。在切削的情况下,材料就像被车刀车削一样从磨粒前方被去除,在磨损表面留下明显的切痕,在磨屑的切削面上也留有切痕,而磨屑的背面则有明显的剪切皱褶,如图1d所示。
(a) 锐利棱角磨粒的犁削
(b) 材料表面切削形
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