金属表面磨损与腐蚀

金属表面的磨损与腐蚀是一种很普遍的现象，凡是使用金属材料的领域都不同程度地存在着磨损和腐蚀问题。金属表面的磨损与腐蚀都是比较复杂的过程，它涉及机械、材料、物理、化学等许多学科。金属表面的磨损与腐蚀形式有多种，影响因素也很多，包括工作条件、润滑状态、环境因素、材料成分与性能、零件表面状态等，其中任何因素的改变都可能使磨损与腐蚀形式发生变化。减小金属表面的磨损与腐蚀应全面考虑零件本身的工作状况，选用合适的堆焊合金与耐磨、耐蚀喷涂合金。
　　 2．1 金属表面的磨损
　　 2．1．1 金属磨损的概念
　　 金属磨损是由于接触面间的相互机械作用造成金属表面不断损失或破坏的现象。如果在腐蚀和较为恶劣的工作环境下，将会加剧金属表面的磨损。磨损是一个复杂的微观破坏过程，它是金属材料本身与它相互作用的材料以及工作环境综合作用的结果。因此，磨损实际上反映了一个系统的性能。
　　 金属磨损的评定方法主要有三种：金属材料的磨损量、耐磨性和冲蚀磨损率。
　　 (1)磨损量
　　 金属材料磨损量包括长度磨损量、体积磨损量和质量磨损量。长度磨损量是指磨损过程中，由于磨损而造成的零件表面尺寸的改变量。在实际设备的磨损监测中常常使用长度磨损量。体积磨损量和质量磨损量是指磨损过程中由于磨损而造成的零件体积或质量的改变量。试验研究中，往往首先测量试样的质量磨损量，然后再换算成体积磨损量进行比较和研究。
　　 另外，还有其他一些磨损量的评定指标，如磨损率、磨损速度等。各种磨损量的评定指标和意义见表2，l。

　　 (2)耐磨性
　　 金属材料的耐磨性是指在一定工作条件下材料抵抗磨损的能力。材料耐磨性分为材料的相对耐磨性和绝对耐磨性两种。
材料的相对耐磨性是指两种材料A与B在相同的磨损条件下磨损量的比值，其中材料A作为参考试样。
　　 相对耐磨性＝参考试样磨损量／试验材料磨损量
　　 这里的磨损量一般是指体积磨损量。特殊情况下也可使用其他磨损量。相对耐磨性仅表示所试验的材料比参考材料的耐磨性相差多少倍。
　　 绝对耐磨性(或称耐磨性)通常用磨损量或磨损率的倒数表示，使用较多的是体积磨损量或体积磨损率的倒数。
　　 (3)冲蚀磨损率
　　 在冲蚀磨损中一般用用冲蚀磨损率来度量磨损。
　　 冲蚀磨损率＝材料的冲蚀磨损量(质量或体积)／造成该磨损量所用的磨料量
　　 冲蚀磨损率必须在稳态磨损中测量，因为在其他磨损阶段中所测量的冲蚀磨损率将有较大的差别。
　　 磨损量、材料的耐磨性和冲蚀磨损率都是在一定的试验条件下的相对指标，不同的试验条件下所得到的值是不可比较的。
　　 2．1。2 影响表面磨损的因素
　　 (1)硬度
　　 金属材料的耐磨性可以由材料的硬度来衡量。这主要是因为材料的硬度反映了材料表面抵抗磨损的性能。因此，导致材料硬度提高的金属组织，一般也能提高材料的耐磨性。但是由于材料的成分和组织有差别，材料可能不适应某一种特定的磨损条件，硬度大小不能成为比较材料耐磨性的充分基础。不同硬度的材料的耐磨性比较见表2．2。

　　 (2)晶体结构和晶体的互溶性
　　 密排六方点阵金属材料，即使摩擦面在非常干净的情况下，其摩擦系数仍为o．2～o．4，磨损率也较低。钴就属于这种典型的材料，因此钴可以作为硬度高的耐磨合金的重要组成元素。
　　 冶金上互溶性较差的一对金属摩擦副可以获得较低的摩擦系数和磨损率。如与钢形成一对摩擦副的材料在铁中的溶解度很小，或者这种材料是一种金属间化合物，则这对摩擦副表面的耐磨性就较好。