磨损失效判断和改善耐磨性的措施优化方案

前面已讲到各类磨损情况下的磨损机制及其影响因素，磨损失效分析的作法类似断裂失效分析方法，主要是观察磨损表面形貌，类似断口分析。表面磨损痕迹记录了磨损过程，是判断磨损机制的重要手段，然后根据服役条件，分析失效原因，从而提出相应的解决措施。近十多年来，对磨屑的分析也日益受到重视，因为磨屑形态更直接说明磨损机制。为判别疲劳及亚表层的组织结构变化还应辅以剖面金相观察。使用工具中放大镜和立体显微镜是非常有用的工具，金相显微镜适于看剖面，但所有光学显微镜的景深都不够，扫描电镜适于高倍观察，如配有能谱或波谱，则还可对磨损表面粘附物进行区分。为进行表面微区薄层分析，还可采用俄歇谱仪等。近年来正在发展超声显微镜，利用超声的声波反射现象，虽然分辨率因受波长限制，目前只能做到光学显微镜的分辨率（0.2μm），但因也能反映近表面层的一些信息，可能对磨损件失效分析有特殊意义。

磨损失效分析的程序是在收集与观察磨损实物，判断失效主要是哪一类磨损方式，如磨粒磨损，则表面有顺滑动方向的沟槽，粘着磨损则有粘着痕迹，腐蚀条件则有腐蚀产物等。同时也应与摩擦副的工作条件结合起来判断，如冲蚀磨损、微振磨损等，都是在特定工况下发生的。磨料磨损一般是在硬度相差较大的配对件间发生，硬度相差不大的金属配对件间在不能完全润滑的条件下，一般只应发生粘着磨损，如失效方式是磨料磨损形式，那就要考虑是否有外来硬粒子（如润滑油过滤系统坏了）或是否有腐蚀条件产生了腐蚀产物（如氧化物膜破裂后形成的磨屑起了磨料作用等）。如主要失效形式是粘着磨损，那一定是油膜破坏（或建立的油膜厚度不足以保证完全润滑），那就要从载荷、速度、油特性、工件的表面粗糙度和几何形状去分析油膜破坏原因加以改进。造成不正常磨损的原因不外是原设计问题，加工制造问题，选材或材料质量问题，还有是装配运行不当这四个方面，可根据失效实物观察与现场情况调查去重点分析是哪个方面的问题。例如滚珠轴承，设计选用制造都已有成熟经验了，如在机器刚运转不久就出现噪音或温升。那主要应从轴承安装调正或运行条件中去找原因。如径向轴承出现了这个现象，那可能是安装时发生轴向偏心。判断是否是这样，只要把轴承拆下来，用放大镜观察轴承套的磨道形貌。如动套上磨痕很宽，而固定套上磨痕是斜椭圆，那就肯定是轴承在轴承座中装偏心了，偏心程度与动套磨痕宽度和定套磨痕斜椭圆的斜度成正比。对推力球轴承，如轴向推力过大，那动套磨道的上部出现宽磨痕，严重过载时在滚珠上可出现环形抛光带，说明滚珠已只能顺固定轴旋转而出现偏磨。有的钢球表面上有“牛眼”或同心圆弧状磨痕，也是说明轴承超载，这种磨痕是钢球与保持架卡住了造成的。

表6-4列出了不同磨损形式下的磨损机制，可作为失效判断的参考，同时有几种机制时，要根据实际工件情况找出导致失效的主要机制，这样才能有针对性选好抗磨措施。表中所列措施偏重在材料选用上，应同时从结构设计、加工工艺及改善运动条件上考虑。

表6-4 判断磨损失效模式及对策

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①ε_fHψε_f——断裂应变，H——硬度，ψ——断面收缩率。