金属磨痕检测方法与技术要点

　　金属磨痕检测(Metal Wear Scar Analysis)是评估材料在摩擦、磨损或润滑条件下表面损伤程度的重要手段，广泛应用于机械工程、润滑剂研发、轴承/齿轮寿命测试、失效分析等领域。下面是检测方法与技术要点：

　　主要检测目标

　　磨痕形貌：尺寸(直径、宽度、深度)、轮廓、边缘特征

　　磨损机制判断：粘着磨损、磨粒磨损、疲劳剥落、腐蚀磨损等

　　定量参数：磨损体积、磨损率、表面粗糙度变化

　　材料转移/氧化：是否存在金属转移、氧化物生成

　　常用检测方法

　　1. 光学显微镜(OM)

　　用途：快速观察磨痕宏观形貌、测量磨斑直径(WSD, Wear Scar Diameter)

　　标准应用：四球试验中按 ASTM D4172 / ISO 12156-1 测量 WSD(单位：mm)

　　局限：景深有限，无法精确测深;对微小磨痕分辨率不足

　　常配图像分析软件自动识别磨痕边界

　　2. 激光共聚焦显微镜(CLSM)或 白光干涉仪(White Light Interferometry)

　　优势：

　　非接触式三维形貌重建

　　精确测量磨痕深度、体积、面积、粗糙度(Sa, Sq, Sz)

　　分辨率可达纳米级

　　输出参数：

　　磨损体积 V(mm³)

　　平均磨痕宽度 W最大深度 Dmax​是现代磨损定量分析的金标准

　　3. 扫描电子显微镜(SEM)

　　用途：

　　高倍观察磨痕微观形貌(裂纹、犁沟、剥落坑)

　　判断磨损机制(如粘着撕裂 vs. 硬质颗粒划伤)

　　配合 EDS(能谱)：

　　分析磨痕区元素组成

　　检测是否有对磨副材料转移(如钢球上的铜转移)

　　识别氧化物(O 含量升高)

　　样品需导电处理(喷金/碳)，为破坏性检测

　　4. 表面轮廓仪(Profilometer)

　　接触式(触针式)或非接触式(光学)

　　沿磨痕截面扫描，获取二维轮廓曲线

　　可计算：

　　磨痕横截面积 A磨损体积 V=A×L(L 为磨痕长度)

　　适用于较宽、较深的磨痕(如销-盘试验)

　　5. 图像分析与自动化测量

　　使用专业软件(如 ImageJ、MountainsMap、Bruker Vision64)：

　　自动识别磨痕边界

　　计算等效圆直径、椭圆度、面积

　　批量处理多组样本，提高重复性

来源：网络