磨损失效分析可以概括为：用宏观及微观分析方法对磨损失效零件的表面、剖面及回收到的磨屑进行分析，同时考虑工况条件的各种参数对零件使用过程造成的影响，再考虑零件的设计、加工、装配、工艺和材质等原始资料，综合分析磨损发生、发展的过程，判断早期失效的原因，或耐磨性差的原因，从而使选材、加工工艺和结构设计更趋合理，以达到提高零件使用寿命及设备稳定可靠的目的。

1.磨损失效分析的步骤

（1）现场调查及宏观分析 详细了解零件的服役条件和使用状况，了解零件的设计依据、选材原则及制造工艺。例如：该失效件的正常状态与使用情况（工况参数——载荷、速度、温度、工作时间与环境等），该失效件工作图上的技术要求（冶金要求、力学性能、安装、润滑等）。

确定分析部位并提取分析样品，分析样品应包括摩擦副、磨屑、润滑剂及沉积物等。对磨损表面进行宏观分析，记录表面的划伤、沟槽、结疤、蚀坑、剥落、锈蚀及裂纹等形貌特征，并初步判断磨损失效的模式。

（2）测量磨损失效情况 确定磨损表面的磨损曲线。这可与该表面的原始状态比较而定。磨损前后表面几何形状的变化，不仅可以发现磨损表面各处的磨损变化规律，还可以查明最大磨损量及其所处部位。

确定磨损速率，分析磨损情况是否正常，是否属于允许的范围。

（3）检查润滑情况及润滑剂的质量 检查润滑剂的类型（油、脂及添加剂的种类、含量等），使用效果，是否变质等情况。检查润滑方式是否合理，过滤装置是否有效等。

（4）摩擦副材质的检查 检查摩擦副材质的各种性质，如力学性能、组织状态、化学成分及钢中气体、夹杂物含量等。注意摩擦副工作前后的变化情况。表层及附近金属有无裂纹、异物嵌入、二次裂纹、塑性变形及剥落等情况。

（5）进行必要的模拟试验 在对磨损失效零件具有模拟性的实验室装置上进行选材的模拟试验，并分析磨损表面、亚表面及磨屑的组织结构、形貌特征。一方面与上述分析对照；另一方面可改变磨损参量，观察材料耐磨性与磨损参量的相关关系。筛选出最佳材料，作为提出改进措施的依据之一。

（6）分析失效原因并提出改进措施 综合上述分析，判定早期磨损失效的机制及原因。磨损机制及失效原因往往不是单一的，而是多重交合作用的，应确定它们之间的主次关系，并按照主要机制提出提高零件耐磨性的措施。当然，这需在实际生产条件下进行验证。

2.磨损失效分析的内容

磨损是一种表面损伤行为。发生相互作用的摩擦副在作用过程中，其表面的形貌、成分、结构和性能等都随时间的延长而发生变化，次表面由于载荷和摩擦热的作用，其组织也会发生变化，同时，不断的摩擦使零件表面磨损增加并产生磨屑。因此，磨损失效分析的内容主要有下述三方面：

（1）磨损表面形貌分析磨损零件的表面形貌是磨损失效分析中的第一个直接资料。它代表了零件在一定工况条件下，设备运转的状态，也代表了磨损的发生发展过程。

1）宏观分析。可以通过放大镜、实物显微镜观察等，得到磨损表面的宏观特征，初步判定失效的模式。

2）微观分析。利用扫描电子显微镜对磨损表面形貌进行微观分析，可以观察到许多宏观分析所不能观察到的细节，对确定磨损发生过程和磨屑形成过程十分重要。

（2）磨损亚表层分析磨损表面下相当厚的一层金属，在磨损过程中会发生重要变化，这就成为判断磨损发生过程的重要依据之一。

在磨损过程中，磨损零件亚表层发生的主要变化如下所述：

1）冷加工变形硬化，且硬化程度比常规的冷作硬化要强烈得多。

2）由于摩擦热、变形热等的影响，亚表层可观察到金属组织的回火组织、回复再结晶组织、相变组织、非晶态层组织等。

3）可以观察到裂纹的形成部位，裂纹的增殖和扩展情况及磨损碎片的产生和剥落过程，为磨损理论研究提供重要的实验依据。

（3）磨屑分析磨屑是磨损过程的产物，一般可分为两类：一类是从磨损失效件的服役系统中回收的和残留在磨损件表面上的磨屑，这类磨屑对判断磨损过程和预告设备检修，可提供非常有价值的信息。另一类磨屑是从模拟磨损零件服役工况条件的实验室试验装置上得到的、具有原始形貌的磨屑。当第一类磨屑不易得到时，就用第二类磨屑研究磨损的发生过程。

3.磨损失效模式的判断(www.daowen.com)

各种不同的磨损过程都是由其特殊机制所决定的，并表现为相应的磨损失效模式。因此，进行磨损失效分析，找出基本影响因素，并进而提出对策的关键就在于确定具体分析对象的失效模式。

磨损失效模式的判断，主要根据磨损部位的形貌特征，按照此形貌的形成机制及具体条件来进行。

下面着重讨论六种主要磨损失效的特征及判断问题。

（1）黏着磨损的特征及判断 两个配合表面，只有在真实接触面积上才发生接触，局部应力很高，使之产生严重塑性变形，并产生牢固的黏合或焊合，才可能发生黏着。

当摩擦副表面发生黏合后，如果黏合处的结合强度大于基体的强度，剪切撕脱将发生在相对强度较低的金属亚表层，造成软金属黏着在相对较硬的金属的表面上，形成细长条状、不均匀、不连续的条痕；而在较软金属表面则形成凹坑或凹槽。

黏着程度不同，磨损严重程度也不同。黏合处强度进一步增加，使剪切断裂面深入到金属内表面，并且由于磨损加剧及局部温升，在以后的滑动过程中拉削较软金属表面形成犁沟痕迹，严重时犁沟宽而且深，此称为拉伤的损伤。

当黏着区域较大，外加切应力低于黏着结合强度时，摩擦副还会产生“咬死”而不能相对运动，如不锈钢螺栓与不锈钢螺母在拧紧过程中就常常发生这种现象。

当外加压应力增加，润滑膜严重破坏时，表面温度升高，产生表面焊合，此时的剪切破坏深入金属内部，形成较深的坑，磨损表面有严重的烧伤痕迹。

（2）磨料磨损的特征及判断 磨料磨损的主要形貌特征是，表面存在与滑动方向或硬质点运动方向相一致的沟槽及划痕。

在磨料硬而尖锐的条件下，如果材料的韧性较好，此时磨损表面的沟槽清晰、规则，沟边产生毛刺；如果材料的韧性较差时，则磨损产生的沟槽比较光滑。

材料的韧性较好，如果磨料不够锐利，则不能有效地切削金属，只能将金属推挤向磨料运动方向的两侧或前方，使表面形成沟槽，沟槽前方材料隆起，变形严重。

材料的韧性很差或材料的硬质点与基体的结合力较弱，在磨料磨损时，则会出现脆性相断裂或硬质点脱落，在材料表面形成坑或孔洞。

在有些工况条件下，硬磨粒被多次压入金属表面使材料发生多次塑性变形。如此反复作用，材料亚表层或表面层出现裂纹，裂纹扩展形成碎片，在表面上留下坑或断口。

（3）疲劳磨损的特征及判断 疲劳磨损引起表面金属小片状脱落，在金属表面形成一个个麻坑，麻坑的深度多在几微米到几十微米之间。当麻坑比较小时，在以后的多次应力循环时，可以被磨平，但当尺寸大时，麻坑成为下凹的舌状，或成椭圆形。麻坑附近有明显的塑性变形痕迹，塑性变形中金属流动的方向与摩擦力的方向一致。在麻坑的前沿和坑的根部，还有多处没有明显发展的表面疲劳裂纹和二次裂纹。

（4）腐蚀磨损特征及判断 腐蚀磨损的主要特征是在表面形成一层松脆的化合物。当配合表面接触运动时，化合物层破碎、剥落或者被磨损掉，重新裸露出新鲜表面，露出的表层很快又产生腐蚀磨损。如此反复，腐蚀加速磨损，磨损促进腐蚀，在钢材表面生成一层红褐色氧化物（Fe₂O₃）或黑色氧化物（Fe₃O₄）。

当摩擦表面在酸性介质中工作时，材料中的某些元素易与酸反应，在摩擦表面生成海绵状空洞，并在与摩擦面相对运动时，引起表面金属剥落。

（5）冲蚀磨损特征及判断 冲蚀磨损兼有磨料磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等多种磨损形式及脆性剥落的形貌特征。

由于粒子的冲刷，形成短程沟槽，则是磨料切削和金属变形的结果。磨损表面宏观粗糙。当有粒子压嵌在金属表面上时，其形貌是“浮雕”状。有时粒子会冲击出许多小坑，金属有一定的变形层，变形层有裂纹产生甚至出现局部熔化。

（6）微动磨损特征及判断 微动磨损表面通常黏附一层红棕色粉末，此乃磨损脱落下来的金属氧化物颗粒。当将其除去后，可出现许多小麻坑。

微动初期常可看到因形成冷焊点和材料转移而产生的不规则凸起。如果微动磨损引起表面硬度变化，则表面可产生硬结斑痕，其厚度可达100μm。

微动区域中可发现大量表面裂纹，它们大都垂直于滑动方向，而且常起源于滑动与未滑动的交界处，裂纹有时由表面磨屑或塑性变形层掩盖，须经抛光才可发现。