摩耗、摩耗の基本的特徴

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摩耗は材料損傷の3大原因の1つであり、世界の一次エネルギーの3分の1を失わせている。毎年、摩擦や摩耗に関連する損失はGDPの2％～7％を占めている。冶金、鉱山、化学工業、建築資材、航空宇宙など、さまざまな産業分野において、多くの部品や機器が摩耗によって急速に機能を失い、それによって材料や人的資源が無駄になり、国民経済に大きな損失をもたらしています。耐摩耗性が低いことは、生産の発展を妨げる重大な障害となっており、耐摩耗性の高い材料を開発し、機器の使用寿命を延ばすことは、非常に重要な意義を持っています。1 磨耗の基本的特徴
材料の磨耗とは、2つ以上の物体の摩擦面が法線方向の力の作用を受けて相対的に動き、関連する媒体や温度環境の影響により、その形状、寸法、組織、性能が変化する過程である。摩耗は機械部品の故障を引き起こす主な原因の一つであり、機械部品の寿命や信頼性に大きな影響を与えます。摩耗の特徴と結果の分析から、あらゆる種類の摩耗は物体の作業面で発生するが、物体の表面に宏観的な変化が生じるだけでなく、微視的な組織構造やその性能も変化し、同時に一定量の摩耗生成物が生じる。例えば工作機械のガイドレール、各種歯車、キャタピラープレート、ボールミルの研磨球やライニングなどである。物理的・化学的観点から分析すると、摩耗は2つの物体が相対運動する表面で起こり、しかも非常に薄い作業表面層で生じる。摩耗過程における重要な特徴の1つは、機械的エネルギーが熱エネルギーに変換され、加熱と冷却がいずれも非常に速い速度で行われることである。物体表面はかなり高い活性と高い自由エネルギーを持ち、材料の表面および亜表面の組織や特性は内部とは異なっている。固体金属において、温度が低い場合、原子の活動は弱く、低温で変形しても表面の原子数に大きな変化は生じない。一方、高温では表面の原子の活動能力が高まるため、材料の構造にある程度の再調整や変化が起こり、その結果、金属の性質やエネルギーが変化する。材料の表面にある原子は、周囲の環境（媒体）と相互作用を起こし、物理的吸着や化学的吸着、あるいは化学反応が生じます。これにより、材料の表面に加工硬化層が形成されたり、表面の組織が変化したりします。これらは材料の摩耗過程に影響を与え、摩耗とは動的なプロセスだと言えます。