摘要：金屬材料是一種歷史悠久發展成熟的工程材料,對金屬材料的干滑動摩擦磨損及電接觸滑動摩擦磨損的影響因素進行了研究，并概述了國內外耐磨金屬材料領域研究開發的現狀及取得的一系列新進展。
　　關鍵詞：金屬材料；耐磨；發展
　　一、金屬材料分類及機械性能
　　（1）金屬材料的分類。金屬材料的基本元素是金屬。籠統地說，金屬材料具有高強度、優良的塑性和韌性，耐熱、耐寒，可鑄造、鍛造、沖壓和焊接，還有良好的導電性、導熱性和鐵磁性，因此是一切工業和現代科學技術中最重要的材料。金屬材料按冶金工業可分為兩大類：黑色金屬和有色金屬。
　　（2）金屬材料的機械性能。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械零件在使用條件下，金屬材料表現出來的性能，它包括機械性能、物理性能、化學性能等。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、干滑動摩擦磨損對金屬材料的摩擦磨損
　　干滑動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、高而穩定的摩擦系數，較高的力學性能及優良的其他使用性能。在摩擦初期，摩擦面附近的溫度梯度很大，而遠離摩擦面處溫度低，同時溫度梯度較小。干滑動摩擦條件下,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，摩擦系數的高低與摩擦過程中所發生的3種現象有關：滑動表面光滑區域的粘著；磨粒和硬質粗糙對對偶面造成的犁削；粗糙表面的變形。對于不同的滑動條件、摩擦副材料和工作環境，三種過程對摩擦系數的影響是不同的。一般來說，犁削和粗糙表面的變形對總的摩擦系數的影響要比粘著的影響大。當受電弓滑板工作在粉塵、風沙較大條件時，砂粒等硬顆粒附著在滑板或導線上進入接觸面，將導致磨粒磨損的產生。磨粒對表面產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，從而在滑動時形成鱗片狀的剝落屑。影響材料干滑動摩擦磨損行為的因素有：
　　（1）載荷的影響。載荷對復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，有利于微裂紋的擴展。同時，載荷增大易于發生嚴重粘著磨損，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，使位錯滑移和聚集，產生了許多空位和微裂紋，使表層組織變的疏松，結構發生軟化。軟化層的形成將嚴重削弱合金的耐磨性。
　　（2）速度的影響。滑動速度對干滑動摩擦磨損的影響也較大。在小于1.2m/s的滑動速度下，磨損機制被描述為疲勞磨損，相應的表面出現裂紋，磨損碎片很小。摩擦表層覆蓋一層摩擦層，在這樣的低滑動速度下，增強物對磨損率的影響不明顯，在高的滑動速度下，磨損過程發生轉變，這與摩擦層的破裂有關。隨著滑動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、熱擴散系數和磨損表面的硬度。
　　（3）溫度場的影響。影響摩擦溫度場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，在干滑動摩擦條件下，摩擦熱所引起的摩擦溫度場是影響摩擦學行為的主要因素之一。
　　三、耐磨金屬材料的最新研究進展
　　（1）高錳鋼。高錳鋼使用狀態的組織為奧氏體，具有良好的韌性和加工硬化能力。即在強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上的耐磨性能使它的使用受到限制，因此要擴大高錳鋼的應用范圍，必須對其進行改進性研究，進一步提高其耐磨性。目前，在高錳鋼研究方面取得的新進展主要有：
　　①采用合金化的方法，添加Cr、Mo引起固溶強化，加入鈦形成碳化鈦，可引起彌散強化，并能細化結晶組織，最終達到強化基體，提高其耐磨性和屈服強度的目的。工藝方面，采用鑄后利用余熱淬化的手段來替代傳統上使用加熱再進行水韌處理的方法，不但能簡化工藝、節約能源、縮短生產周期，而且經濟效益顯著。
　　②在軋制工藝方面，用深度軋制的方法對高錳鋼進行預變形表面硬化處理，并分析和研究了其組織演變及性能變化。試驗表明，經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。這是因為深度冷軋的高錳鋼表面形成的高密度位錯及孿晶組織，晶粒明顯細化，改善了鑄造高錳鋼產生的各項異性、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，中錳鋼的耐磨性優于高錳鋼的耐磨性。但在實際應用中，中錳鋼在鑄造和熱處理的過程中易產生熱裂，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，人們采用變質處理的方法，即向中錳鋼中加入作為復合變質劑的Cr、Nb、Mg和稀土等元素，來改善顯微組織與碳化物的形態和分布，取得了良好的效果。這主要是因為復合變質劑的加入能顯著地提高材料的力學性能和位錯密度，如稀土可凈化鋼液，使鋼中夾雜物數量減少；而Cr、Mg等能促進碳化物球化，增強稀土吸附及稀土夾雜物與碳化物的非均質晶核的作用，同時也能阻止夾雜物、碳化物進一步長大，使其組織明顯細化，成分偏析減小，從而使變質中錳鋼韌性得到明顯改善，耐磨性能顯著提高。
　　
　　參考文獻：
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　　［2］謝賢清.鑄造法制備Tic/AZ43復合材料連續潤滑摩擦行為研究［J］.航空材料學報，2000，（4）.