从解决磨损角度出发研究耐磨材料
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摘 要 随着机械应用不断推广，以及大型机械在国民经济发展中的广泛应用。我们不难发现，当下无论开采冶金、路桥建设、农业生产、航空航天等部门都普遍存在一个问题，那就是机械零部件的磨损。机械作业势必会导致零件之间相互作用力，拥有接触面则会产生损耗。因此，从研究磨损角度出发，通过对磨损和耐磨材料的研究，进一步对于物件损耗进行研究，通过全面有效的分析认识来更好地研究开发耐磨材料。
中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）18-0027-02
在国民经济发展过程中，磨损消耗问题是普遍存在的。磨损消耗问题的出现，关键在于物件之间的摩擦。机械化的发展必然伴随着摩擦的出现，在我们现实的生产生活中，应用十分广泛。无论是矿物材料的勘探挖掘，还是工程建筑的建设，甚至是工农商以及国防、航空等领域，只要存在两个或者两个以上物体之间拥有接触面的，就会存在摩擦，而摩擦则伴随着磨损。拥有接触面材料在法向力的作用之下，通过彼此的相互运动而带动机械化作业，这样在一定的力的作用下，接触物件相互作用，产生磨损。磨损则是当下造成机械零部件损害的重要因素之一，磨损不仅会降低物件的使用效率，也会大大降低物件的使用寿命，因此解决磨损问题，对于提高零部件作业，加快工作效率，降低成本而言，具有重要的现实作用。
解决磨损对于机械生产而言，关键的核心问题在于深入研究耐磨材料。本文笔者通过所学的专业知识，以及对于科研的深入研究，从根本上探寻问题。从解决磨损的角度出发，通过深入研究耐磨材料，在不断认识和研究的基础上，更好的推动其自身的发展。从而为今后耐磨材料的全面推广奠定基础。
1 磨损
通过对于磨损的特征和结果进行分析，在其基础上了解其物理和化学性能，从而对其原子和作用力深入研究之后，全面的了解磨损的真正形成和意义。这样才可以更加清晰的看待磨损问题，从而更加高效的找到解决的途径。
1.1 磨损的特征和结果
磨损的发生是以物体的表面为载体的，但这并不意味着物体的磨损是在接触面上产生的宏观变化。在大多数情况下，物体之间的相互作用往往是在微观环境下发生的。而微观的磨损通常是对于物体内部结构的改变，这样在磨损过程中，对于零部件的损害往往是更加严重的，类似于我们古语的“千里之堤，毁于蚁穴”。而在磨损过程中，相互作用产生的磨损物，也是对于物件的一种损伤，这样不仅造成了能源浪费，也大大降低了生产效率。
1.2 磨损的物理与化学性的变化
对于两个或者两个以上的物体在拥有接触面的前提下，相互运动这样便会在接触面上形成一层较薄的工作面。这样其实就是磨损发生的环境，在相互接触的过程中，是将机械能转化为热能的过程，但是伴随着钢材性能的特殊性，热能也会很快的消耗，物体表面的温度也会很快冷却。因此在高强度、高速度、高冷凝的过程中，我们可以清晰的看到物件表面所拥有的自由能会相当的活跃，这样便会导致材料表面的组织性能同亚表面的内部性能之间差异的显现。
从化学角度出发看，当温度升高的时候，固体金属的原子活动更为活跃。在磨损介质冷却之后，高温下活跃的原子状态对于介质表面影响不大，但是表面的原子在高温作用下必然会增强其活动能力。这样便会导致，相互作用的材质结构会在特定的环境下，或者特殊的形态中发生新的变化，内部原子排列的变化便会直接导致金属的变化。因此，可以通过对于上述摩擦、能量转换、原子活跃度等问题的分析可以看出材料内部结构或者宏观表面的微小变化。可以将磨损称之为一个慢性的动态过程。
1.3 磨损和原子与作用力
对于相互摩擦的机体而言，通常是在各种力的作用下而相互接触的。相互接触的物体表面的介质会在各种因素的作用下，使得其自身的原子之间距离极短，甚至一些表面源自在高温高压作用下，过于活跃而进入斥力场。这就意味着相互运动的分子会产生一定的能量消耗，同时有些原子也会因为自身的性质而与之发生相互作用而产生一定的化学反应。相互接触的介质在相对运动过程中，一些原子在作用下进入斥力厂，但是由于收到环境或其他匀速的影响，另一些原子不愿离开，这样就会导致总量发生变化。甚至是一些原子在充分接触之后，不再恢复到原来的状态下，这些都是有可能出现的。同时一些惰性原子因为其他原子的过度活跃也可能会收到力的作用被抛出去，从而在剧烈运动中进入到另一个相对作用的介质当中的原子场中，从而在其中找寻到新的位置，平衡新物质的性能。由此可以说，在摩擦过程中，相对运动的表面也是一个表体的原子活跃到另一个当中，另一个通过在原子中找到平衡而俘去新的一样。这个过程，是指上就是磨损，是材料性质发生变化的过程。
2 磨损和耐磨材料
2.1 摩擦和磨损的区别
对于摩擦与磨损而言，在概念上而言，是存在差异的。磨损和摩擦之间二者既有不可分割的联系，又有本质区别。有摩擦就有磨损.没有摩擦就没有磨损，这个是二者在形成上的关系。摩擦是能量之间相互转换的过程，而磨损则是材料之间经过摩擦以后产生的损耗。当下，我们对于磨损和摩擦学的研究主要在摩擦、磨损与这三个大项目的研究之上。当下，我们对于磨损的研究仍然具有局限性，大多数都是对于相互接触作用介质的表面进行分析，同时对于加强接触面的，来实现物件之间的相互磨损。而对于关于造成物件之间磨损的动力学以及物理机制，甚至是包括对于磨粒的形成发展等问题的关注研究问题则比较少。
2.2 耐磨材料
通过对于磨损的深入认识之后，就需要我们对于耐磨材料进行研究。科学研究讲就的是承上启下，我们需要对于之前取得科研成果的认识了解，先进的科学技术势必代表着当下最先进的生产力，因此我们可以在已取得的成就之上，通过更加深入的研究来取得突破。
1）奥贝球铁（ADI）系列：ADI作为当下耐磨材料应用较为广泛的一种，主要是利用温差淬火技术通过假如一定的合金元素，而只是其内部分子结构发生变化，通过相互之间的组织转换，形成奥铁体、贝氏体和残余奥氏体。奥贝铁球系列的耐磨材料在应用过程中，由于其自身具有强度高和可塑性，在生产使用方面占据优势。同时，它的弯曲疲劳和接触疲劳等动载性能高，在现实实验测试中发现，它的旋转弯曲疲劳强度可达400 MPa～500 MPa，这与调质处理低合金钢相当，ADI的接触疲劳强度可达1600 MPa～2100 MPa，由此，我们可以发现比低合金钢氮化处理和渗碳处理的接触疲劳强度在推广应用中占据极大的优势。另外它的吸震性极好，奥贝铁球由于A自身的弹性模量低，加上基体中含有石墨球的成分，因此它可以迅速吸收震动并增大了噪音阻尼，使部件的运行更安静和平稳。同时，它最大的优势在于它的耐磨、抗磨性。奥贝铁球的耐磨性能，早同等钢材的应用中，恶意说硬度是最好的比任何同等硬度水平的钢都好。
2）高锰钢系列：其代表为高锰钢ZGMn13。在两个接触面剧烈接触过程中，接触面的表面会由于自身对于材料的接触力，而迅速产生表面硬化。但是由于其自身内部仍保持极强的韧性，外硬内韧既抗磨损又抗冲击。这样就可以在高强度摩擦下，保护自身主体不被大范围的侵害。且表面受冲击越重，表面硬化就越充分，耐磨性就越好。但是，如果在表面未得到硬化之前受到冲击，则会对于内部的柔韧产生巨大的压力。
3）抗磨高铬铸铁系列：按组织结构和使用情况，铬系铸铁可以在粗化上具体分为两大系列。通常我们将具有良好高温性能的铬系白口铸铁作为第一类，因为其中含有抗磨材质，因此在实际应用过程中，具有极大的便利。而具有良好耐磨性的铬系白口铸铁（简称高铬铸铁）也因为在抗磨中具有独特的优势，被分为第二大系列。这种铸铁中除含有12%～20%的铬外，还含有适量的钼。这类铸铁凝固后的组织为[Fe，Cr]7C3型碳化物和γ相。当基体全部为马氏体时，这种合金的耐磨性能最好。
3 结束语
随着各种耐磨材料的不断深入研究，当下对于解决磨损问题已经取得了较大的进步。通过对于耐磨材料更进一步的认识，笔者认为在不久的将来势必会有更加科学、合理的材料应用其中，从而在不断的实验过程中，不断的将耐磨材料推广应用，这样不仅可以节约企业成本，提高生产力，对于提高我国的国民经济和综合实力也具有重要的现实作用。
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作者简介
覃海英（1972-），女，壮族，南宁人，讲师，研究生班学历，工程硕士，研究方向：金属材料及加工工艺。