刀具磨损失效形式

磨料磨损

扩散磨损

粘着磨损

腐蚀磨损

氧化磨损

表面疲劳磨损

热点磨损

刀具失效形式有磨损、破损和折断。在微小孔钻削中，磨损形式有很多种，如磨料磨损、扩散磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、氧化磨损、表面疲劳磨损、热点磨损等。

磨料磨损

磨料磨损是指在两个相互摩擦的表面之间，由于硬质颗粒的介入或摩擦面自身的凸起部分，导致材料逐渐损失的现象。这种磨损形式是最常见的，也是造成材料损失最为严重的磨损类型之一。在所有磨损形式中，磨料磨损大约占总消耗的50%左右。

磨料磨损的特点包括材料的局部断裂、压痕形成以及微小碎片或碎屑的剥离。这种磨损通常发生在有硬质颗粒存在的环境中，或者是在两个摩擦面之间存在硬质颗粒时。磨料磨损的原因可能包括材料的硬度不足、润滑条件不良、环境因素（如湿度、温度）、材料的组织特征以及工作条件（如载荷、速度、运动方式）等。

为了减少磨料磨损，可以采取以下措施：

选择合适的材料：选择具有较高硬度和良好韧性的材料，以提高其耐磨性。
改善润滑条件：使用适当的润滑剂可以有效减少摩擦系数，从而降低磨损速率。
优化工作条件：调整工作负载、速度和运动方式，以减少磨损。
表面处理：通过喷砂、镀层或涂层等表面处理技术，可以提高材料表面的硬度和耐磨性。

扩散磨损

扩散磨损是指在高温下，由于两种材料之间的接触，它们的原子或分子在固态下相互扩散，导致材料的成分和结构发生变化，从而使得材料的机械性能降低，最终加速了磨损过程。这种磨损形式通常发生在切削加工中，尤其是在高速切削时，因为这时候切削温度较高，有利于扩散现象的发生。

扩散磨损的发生受到多种因素的影响，其中温度是最主要的因素。在高温下，材料的原子或分子活动能量增加，促进了扩散过程。此外，材料的硬度、晶体结构、化学亲和性以及切削参数（如切削速度、进给量、切削深度）也会影响扩散磨损的程度。例如，硬质合金切削钢材时，从800℃开始，硬质合金中的化学元素就会迅速扩散到切屑和工件中，导致硬质合金表面发生贫碳、贫钨现象，从而加速磨损。

为了减少扩散磨损，可以采取以下措施：

选择合适的材料：选择具有较高硬度和良好热稳定性的材料，以提高其耐磨性和抗扩散能力。
优化切削参数：适当降低切削速度和进给量，以减少切削温度，从而减缓扩散过程。
使用冷却液：应用适当的冷却液可以有效降低切削温度，减少扩散磨损。
表面处理：通过涂层或镀层等表面处理技术，可以在刀具表面形成保护层，抵抗扩散磨损。

粘着磨损

粘着磨损是指在两个固体表面相对滑动时，由于微观凸起部分相互接触并粘连，随后在外力作用下粘连处发生断裂，导致材料从一个表面转移到另一个表面的磨损现象。这种磨损形式通常发生在金属之间的摩擦，尤其是在干燥条件下，因为没有润滑剂来防止粘连的发生。

粘着磨损的发生受多种因素影响，主要包括：

材料特性：配对材料的相溶性越大，粘着倾向就越大，从而导致粘着磨损加剧。相同金属或互溶性强的材料组合的摩擦副更容易发生粘着磨损。
材料微观结构：不同的金相组织对粘着磨损的影响不同。例如，铁素体含量较高的钢材耐磨性较差，而珠光体组织的钢材耐磨性较好。
表面粗糙度：表面粗糙度较高时，微观凸起部分更多，增加了粘着磨损的可能性。
接触压力和滑动距离：接触压力和滑动距离的增加都会导致粘着磨损量的增加。

为了减少粘着磨损，可以采取以下措施：

选择合适的材料：选择具有较低相溶性的材料组合，以减少粘着磨损的倾向。
改善表面质量：通过抛光或其他表面处理技术减少表面粗糙度，从而降低粘着磨损的风险。
使用润滑剂：在摩擦表面使用润滑剂可以有效减少直接接触，从而降低粘着磨损。
控制工作条件：适当降低接触压力和滑动速度，以减少粘着磨损的发生。

腐蚀磨损

腐蚀磨损是指在摩擦过程中，摩擦副表面的材料与周围介质发生化学或电化学反应，并伴随着机械作用而引起的材料损失现象。这种磨损形式通常伴随着机械磨损，因此有时也被称为腐蚀机械磨损。

腐蚀磨损的发生受到多种因素的影响，包括材料的成分、组织、力学性能、物化性能，电化学因素（如腐蚀介质的种类、浓度、pH值等），以及力学因素（如载荷、速度等）和环境因素（如温度和压力等）。腐蚀磨损行为与纯腐蚀行为和纯磨损行为都有显著差异。

为了减少腐蚀磨损，可以采取以下措施：

选择合适的材料：选择具有良好耐腐蚀性能的材料，或者在材料表面涂覆耐腐蚀的涂层。
改善工作环境：控制工作环境中的湿度、温度和化学物质的浓度，以减少腐蚀的机会。
使用润滑剂：润滑剂可以在摩擦表面形成保护膜，减少直接的金属接触，从而降低腐蚀磨损。
优化设计：设计时考虑到腐蚀磨损的因素，比如避免设计成容易积水的凹槽，或者使用不易生锈的材料。

氧化磨损

氧化磨损是指在摩擦过程中，金属表面与氧气或其他氧化性气体发生氧化反应，形成氧化膜，随后这些氧化膜在磨料或微凸体的作用下被去除，露出新的金属表面，该新表面又继续与氧化性气体反应形成氧化膜，如此循环往复，导致材料逐渐损失的磨损现象。氧化磨损是化学磨损的一种形式，它通常发生在金属材料与气体介质相互作用的环境中。

氧化磨损的发生受到多种因素的影响，包括材料的化学组成、表面状态、氧化膜的性质、工作环境的温度和压力、以及摩擦条件（如载荷和滑动速度）。氧化膜的稳定性和与基体材料的结合强度是决定氧化磨损程度的关键因素。如果氧化膜的形成速率大于其被磨损的速率，且氧化膜与基体材料的结合强度高于摩擦表面的剪切应力，那么氧化磨损就可能发生。

为了减少氧化磨损，可以采取以下措施：

选择合适的材料：选择那些能够形成稳定、附着力强的氧化膜的材料，或者使用耐腐蚀性好的材料。
改善工作环境：控制工作环境中的温度和压力，以减缓氧化反应的速度。
使用润滑剂：润滑剂可以在摩擦表面形成保护膜，减少直接的金属接触，从而降低氧化磨损。
优化设计：设计时考虑到氧化磨损的因素，比如避免设计成容易积聚氧化膜的凹槽，或者使用不易氧化的材料。

表面疲劳磨损

表面疲劳磨损是指在摩擦接触面上，由于交变接触应力的作用，使得材料发生疲劳断裂，形成点蚀或剥落的现象。这种磨损通常发生在滚动轴承、齿轮以及钢轨与轮箍的接触面上。无论是点接触还是线接触，最大压应力都发生在零件的接触表面上，而最大切应力则发生在表层内部离表面一定深度处。在滚动接触时，裂纹容易从表层形成，并扩展到表面而使材料剥落，在零件表面形成麻点状凹坑，造成疲劳磨损。若伴有滑动接触，破坏的位置逐渐移近表面。

表面疲劳磨损的发生受到多种因素的影响，包括材料的化学组成、表面状态、疲劳裂纹的形成和扩展机制、工作环境的温度和压力、以及摩擦条件（如载荷和滑动速度）。材料的纯洁度、表面光洁度、润滑条件以及是否存在表面缺陷等都是影响表面疲劳磨损的重要因素。

为了减少表面疲劳磨损，可以采取以下措施：