更新时间：2024-08-14 11:48
据估计，世界上的能源消耗中约有1/3～1/2是由于摩擦和磨损造成的，一般机械设备中约有80%的零件因磨损而失效报废。摩擦是不可避免的自然现象，磨损是摩擦的必然结果，二者均发生于材料表面。磨损是一种微观和动态的过程，在这一过程中，零件不仅发生外形和尺寸的变化，而且会发生其他各种物理、化学和机械的变化。
通常将磨损分为黏着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损种和微动磨损五种形式。机械磨损是指机械设备在工作过程中，因机件间不断地摩擦或因介质的冲刷，其摩擦表面逐渐产生磨损，因此引起机件几何形状改变，强度降低，破坏了机械的正常工作条件，使机器丧失了原有的精度和功能，这称为机械磨损。
两摩擦表面接触时，由于表面不平，发生的是点接触，在相对滑动和一定载荷作用下，在接触点发生塑性变形或剪切，使其表面膜破裂，摩擦表面温度升高，严重时表面金属会软化或熔化，此时，接触点产生黏着，然后出现黏着一剪断一再黏着一再剪断的循环过程，这就形成黏着磨损。
根据黏着程度的不同，黏着磨损的类型也不同。若剪切发生在黏着结合面上，表面转移的材料极轻微，则称轻微磨损，如缸套一活塞环的正常磨损；当剪切发生在软金属浅层里面，转移到硬金属表面上，称为涂抹；如重载蜗轮副的蜗杆的磨损。若剪切发生在软金属接近表面的地方，硬表面可能被划伤，称为擦伤；如滑动轴承的轴瓦与轴摩擦的拉伤；当剪切发生在摩擦副一方或两方金属较深的地方，称为撕脱，如滑动轴承的轴瓦与轴的焊合层在较深部位剪断时就是撕脱；若摩擦副之间咬死，不能相对运动，则称为咬死，如滑动轴承在油膜严重破坏的条件下，过热、表面流动、刮伤和撕脱不断发生时，又存在尺寸较大的异物硬粒部分嵌入在合金层中，则此异物与轴摩擦生热。上述两种作用叠加在一起，使接触面黏附力急剧增加，造成轴与滑动轴承抱合在一起，不能转动，相互咬死。
由于一个表面硬的凸起部分和另一表面接触，或者在两个摩擦面之间存在着硬的颗粒，或者这个颗粒嵌入两个摩擦面的一个面里，在发生相对运动后，使两个表面中某一个面的材料发生位移而造成的磨损称为磨料磨损。在农业、冶金、矿山、建筑、工程和运输等机械中许多零件与泥沙、矿物、铁屑、灰渣等直接摩擦，都会发生不同形式的磨料磨损。据统计，因磨料磨损而造成的损失，占整个工业范围内磨损损失的50%左右。
由于产生的条件有很大不同，磨料磨损一般可以分为如下三种类型：
(1)冶金机械的许多构件直接与灰渣、铁屑、矿石颗粒相接触，这些颗粒的硬度一般都很高，并且具有锐利的棱角，当以一定的压力或冲击力作用到金属表面上时，便会从零表层凿下金属屑。这种磨损形式称为凿削磨料磨损。
(2)当磨料以很大压力作用于金属表面时（如破碎机工作时，矿石作用于颚板），在接触点引起很大压应力，这时，对韧性材料则引起变形和疲劳，对脆性材料则引起碎裂和剥落，从而引起表面的损伤，粗大颗粒的磨料进入摩擦副中的情况也与此相类似。零件产生这种磨损情况的条件是作用在磨料破碎点上的压应力必须大于此磨料的抗压强度。而许多磨料（如砂、石、铁屑）的抗压强度是较高的。因此把这种磨损称为高应力碾碎式磨料磨损。
(3)磨料以某种速度较自由地运动，并与摩擦表面相接触。磨料的摩擦表面的法向作用力甚小，如气（液）流携带磨料在工作表面作相对运动时，零件表面被擦伤，这种磨损称为低应力磨损。如烧结机用的抽风机叶轮、矿山用泥浆泵叶轮等的磨损都属于低应力磨料磨损。
摩擦表面材料微观体积受循环接触应力作用产生重复变形，导致产生裂纹和分离出微片或颗粒的磨损称为疲劳磨损。如滚动轴承的滚动体表面、齿轮轮齿节圆附近、钢轨与轮箍接触表面等，常常出现小麻点或痘斑状凹坑，就是疲劳磨损所形成。
机件出现疲劳斑点之后，虽然设备可以运行，但是机械的振动和噪声会急剧增加，精度大幅度下降，设备失去原有的工作性能。因此，所生产的产品的质量下降，机件的寿命也要迅速缩短。
出现疲劳磨损的主要原因是在滚动摩擦面上，两摩擦面接触的地方产生了接触应力，表层发生弹性变形。在表层内部产生了较大的切应力（这个薄弱区域最易产生裂纹）。由于接触应力的反复作用，在达到一定次数后，其表层内部的薄弱区开始产生裂纹，届时，在表层外部也因接触应力的反复作用而产生塑性变形，材料表面硬化，最后产生裂纹。总而言之，是在材料的表面一层产生了裂纹。因为最大切应力与压应力的方向呈45°角，所以，裂纹也都是与表面呈45°角。在裂纹形成的两个新表面之间，由于润滑油的楔入，使裂纹内壁产生巨大的内压力，迫使裂纹加深并扩展，这种裂纹的扩展延伸，就造成了麻点剥落。由此可见，接触应力才是导致疲劳磨损的主要原因。降低接触应力，就能增加抵抗疲劳磨损的强度。当然改变材质也可以提高疲劳强度。此外，润滑剂对降低接触应力有重要作用，高黏度的油不易从摩擦面挤掉，有助于接触区域压力的均匀分布，从而降低了最高接触应力值。当摩擦面有充分的油量时，油膜可以吸收一部分冲击能量，从而降低了冲击载荷产生的接触应力值。
在摩擦过程中，金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应，使腐蚀和磨损共同作用而导致零件表面物质的损失，这种现象称为腐蚀磨损。
腐蚀磨损可分为氧化磨损和腐蚀介质磨损。大多数金属表面都有一层极薄的氧化膜，若氧化膜是脆性的或氧化速度小于磨损速度，则在摩擦过程中极易被磨掉，然后又产生新的氧化膜，然后又被磨掉，在氧化膜不断产生和磨掉的过程中，零件表面产生物质损失，此即为氧化磨损，但氧化磨损速度一般较小。当周围介质中存在着腐蚀物质时，例如润滑油中的酸度过高等，零件的腐蚀速度就会很快。和氧化磨损一样，腐蚀产物在零件表面生成，又在磨损表面磨去，如此反复交替进行而带来比氧化磨损高得多的物质损失，由此称为腐蚀介质磨损。这种化学一机械的复合形式的磨损过程，对一般耐磨材料同样有着很大破坏作用。
两个接触表面由于受相对低振幅振荡运动而产生的磨损叫做微动磨损。它产生于相对静止的接合零件上，因而往往易被忽视。微动磨损的最大特点是在外界变动载荷作用下，产生振幅很小（小于100μm，一般为2～20 μm）的相对运动，由此发生摩擦磨损。例如在键连接处、过盈配合处、螺栓连接处、铆钉连接接头处等结合上产生的磨损。微动磨损使配合精度下降，使配合部件紧度下降甚至松动，连接件松动乃至分离，严重者引起事故。此外，也易引起应力集中，导致连接件疲劳断裂。
(1)润滑。在两摩擦表面问充以润滑油，可大大减小摩擦系数，从而促使摩擦阻力减小，使机械磨损减低。故机器的运转有无润滑油以及正确选择润滑材料，合理制定润滑制度以及加强润滑管理都是很重要的，它对机器的使用寿命影响很大。
(2)表面加工质量。机件经过加工后，其摩擦表面不可能得到理想的几何形状，总要留下切削工具的刀痕或砂轮磨削的痕迹而构成凹凸状的不平度。一般情况下，表面加工粗糙的，开始磨损较快。当磨到一定时间，不平度大致消除后，磨损便减慢下来，故表面加工精度的要求应根据零件工作的特点来选择，不要盲目追求过高的加工质量。实验指出，过于光滑的表面不一定具有好的耐磨性能，因为这时润滑油不能形成均匀的油膜，两接触面容易发生黏结，反而使耐磨性变坏。
(3)材料。材料的耐磨性主要取决于它的硬度和韧性。材料的硬度决定于金属对其表面变形的抵抗能力。’但过高的硬度易使脆性增加，使材料表面产生磨粒的剥落。而材料的韧性可防止磨粒的产生，提高其耐磨性能。另外，增加材料的化学稳定性还可以减少腐蚀磨损。增加材料本身的孔隙度可以蓄积润滑剂，从而减少机械磨损，提高零件的耐磨性。
不同材料有不同的机械性能，相同的材料采取不同的热处理方式可使其机械性能得到改善。因此合理的选用材料和热处理方式对减少机械磨损是很有意义的。
(4)安装检修的质量。安装零件的正确性对机器寿命有很大的影响，如不正确地拧紧轴承盖与轴承座的连接螺钉、两结合面不对中、配合表面不平以及轴承间隙调整得不合适等，都能引起单位载荷在表面上不正确的分布或者产生附加载荷，因而使其磨损加快。