摘要：金屬材料是一種歷史悠久發(fā)展成熟的工程材料,對(duì)金屬材料的干滑動(dòng)摩擦磨損及電接觸滑動(dòng)摩擦磨損的影響因素進(jìn)行了研究，并概述了國內(nèi)外耐磨金屬材料領(lǐng)域研究開發(fā)的現(xiàn)狀及取得的一系列新進(jìn)展。
　　關(guān)鍵詞：金屬材料；耐磨；發(fā)展
　　一、金屬材料分類及機(jī)械性能
　　（1）金屬材料的分類。金屬材料的基本元素是金屬。籠統(tǒng)地說，金屬材料具有高強(qiáng)度、優(yōu)良的塑性和韌性，耐熱、耐寒，可鑄造、鍛造、沖壓和焊接，還有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和鐵磁性，因此是一切工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中最重要的材料。金屬材料按冶金工業(yè)可分為兩大類：黑色金屬和有色金屬。
　　（2）金屬材料的機(jī)械性能。金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類。所謂工藝性能是指機(jī)械零件在加工制造過程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下表現(xiàn)出來的性能。金屬材料工藝性能的好壞，決定了它在制造過程中加工成形的適應(yīng)能力。由于加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。所謂使用性能是指機(jī)械零件在使用條件下，金屬材料表現(xiàn)出來的性能，它包括機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能等。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。
　　二、干滑動(dòng)摩擦磨損對(duì)金屬材料的摩擦磨損
　　干滑動(dòng)摩擦磨損是一種特殊的摩擦磨損形式。摩擦副材料具有高的耐磨性、高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，較高的力學(xué)性能及優(yōu)良的其他使用性能。在摩擦初期，摩擦面附近的溫度梯度很大，而遠(yuǎn)離摩擦面處溫度低，同時(shí)溫度梯度較小。干滑動(dòng)摩擦條件下,摩擦副的摩擦表面由于摩擦熱的介入，處于非常高的溫度。
　　材料的干摩擦行為中，摩擦系數(shù)的高低與摩擦過程中所發(fā)生的3種現(xiàn)象有關(guān)：滑動(dòng)表面光滑區(qū)域的粘著；磨粒和硬質(zhì)粗糙對(duì)對(duì)偶面造成的犁削；粗糙表面的變形。對(duì)于不同的滑動(dòng)條件、摩擦副材料和工作環(huán)境，三種過程對(duì)摩擦系數(shù)的影響是不同的。一般來說，犁削和粗糙表面的變形對(duì)總的摩擦系數(shù)的影響要比粘著的影響大。當(dāng)受電弓滑板工作在粉塵、風(fēng)沙較大條件時(shí)，砂粒等硬顆粒附著在滑板或?qū)Ь�上進(jìn)入接觸面，將導(dǎo)致磨粒磨損的產(chǎn)生。磨粒對(duì)表面產(chǎn)生犁溝作用或稱微切削、劃傷表面；磨粒壓入表面，因擠壓作用使表面材料塑性變形而脆化，從而在滑動(dòng)時(shí)形成鱗片狀的剝落屑。影響材料干滑動(dòng)摩擦磨損行為的因素有：
　　（1）載荷的影響。載荷對(duì)復(fù)合材料的磨損特性有很大的影響，載荷的增加使摩擦生熱顯著增加，使基體有蠕變軟化的趨勢(shì)，有利于微裂紋的擴(kuò)展。同時(shí)，載荷增大易于發(fā)生嚴(yán)重粘著磨損，磨損量增加。在摩擦過程中，載荷作用下基體次表層的塑性變形，使位錯(cuò)滑移和聚集，產(chǎn)生了許多空位和微裂紋，使表層組織變的疏松，結(jié)構(gòu)發(fā)生軟化。軟化層的形成將嚴(yán)重削弱合金的耐磨性。
　　（2）速度的影響。滑動(dòng)速度對(duì)干滑動(dòng)摩擦磨損的影響也較大。在小于1.2m/s的滑動(dòng)速度下，磨損機(jī)制被描述為疲勞磨損，相應(yīng)的表面出現(xiàn)裂紋，磨損碎片很小。摩擦表層覆蓋一層摩擦層，在這樣的低滑動(dòng)速度下，增強(qiáng)物對(duì)磨損率的影響不明顯，在高的滑動(dòng)速度下，磨損過程發(fā)生轉(zhuǎn)變，這與摩擦層的破裂有關(guān)。隨著滑動(dòng)速度向臨界速度的增加，磨損率降低。這一臨界速度取決于施加載荷、熱擴(kuò)散系數(shù)和磨損表面的硬度。
　　（3）溫度場(chǎng)的影響。影響摩擦溫度場(chǎng)的主要因素為摩擦條件與摩擦副材料。隨著摩擦速度與接觸正壓力乘積的增大，表面溫度與溫度梯度直線上升。因此，在干滑動(dòng)摩擦條件下，摩擦熱所引起的摩擦溫度場(chǎng)是影響摩擦學(xué)行為的主要因素之一。
　　三、耐磨金屬材料的最新研究進(jìn)展
　　（1）高錳鋼。高錳鋼使用狀態(tài)的組織為奧氏體，具有良好的韌性和加工硬化能力。即在強(qiáng)烈的沖擊載荷或擠壓載荷下，受力表面被加工硬化，硬度可從原始的200HB左右提高到500HB以上，而心部仍保持著良好的韌性。高錳鋼的這種建筑在加工硬化基礎(chǔ)上的耐磨性能使它的使用受到限制，因此要擴(kuò)大高錳鋼的應(yīng)用范圍，必須對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)性研究，進(jìn)一步提高其耐磨性。目前，在高錳鋼研究方面取得的新進(jìn)展主要有：
　　①采用合金化的方法，添加Cr、Mo引起固溶強(qiáng)化，加入鈦形成碳化鈦，可引起彌散強(qiáng)化，并能細(xì)化結(jié)晶組織，最終達(dá)到強(qiáng)化基體，提高其耐磨性和屈服強(qiáng)度的目的。工藝方面，采用鑄后利用余熱淬化的手段來替代傳統(tǒng)上使用加熱再進(jìn)行水韌處理的方法，不但能簡(jiǎn)化工藝、節(jié)約能源、縮短生產(chǎn)周期，而且經(jīng)濟(jì)效益顯著。
　　②在軋制工藝方面，用深度軋制的方法對(duì)高錳鋼進(jìn)行預(yù)變形表面硬化處理，并分析和研究了其組織演變及性能變化。試驗(yàn)表明，經(jīng)深度冷軋的高錳鋼隨著形變量的增加，其耐磨料磨損性能也隨之增加。這是因?yàn)樯疃壤滠埖母咤i鋼表面形成的高密度位錯(cuò)及孿晶組織，晶粒明顯細(xì)化，改善了鑄造高錳鋼產(chǎn)生的各項(xiàng)異性、氣孔等缺陷，能有效阻止磨粒造成的磨損表面的脆性剝落。
　　（2）變質(zhì)中錳耐磨鋼。在磨損沖擊功較小的情況下，中錳鋼的耐磨性優(yōu)于高錳鋼的耐磨性。但在實(shí)際應(yīng)用中，中錳鋼在鑄造和熱處理的過程中易產(chǎn)生熱裂，使鑄件的成品率很低，且安全可靠性差。近十幾年來，在中錳耐磨鋼研究方面，人們采用變質(zhì)處理的方法，即向中錳鋼中加入作為復(fù)合變質(zhì)劑的Cr、Nb、Mg和稀土等元素，來改善顯微組織與碳化物的形態(tài)和分布，取得了良好的效果。這主要是因?yàn)閺?fù)合變質(zhì)劑的加入能顯著地提高材料的力學(xué)性能和位錯(cuò)密度，如稀土可凈化鋼液，使鋼中夾雜物數(shù)量減少；而Cr、Mg等能促進(jìn)碳化物球化，增強(qiáng)稀土吸附及稀土夾雜物與碳化物的非均質(zhì)晶核的作用，同時(shí)也能阻止夾雜物、碳化物進(jìn)一步長大，使其組織明顯細(xì)化，成分偏析減小，從而使變質(zhì)中錳鋼韌性得到明顯改善，耐磨性能顯著提高。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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