網絡上到處充斥著有關摩擦磨損導致的“門事件”如：“轎車發動機凸輪軸磨損事件上演‘羅生門’”、“手機‘磨損門’”、“電腦污點門”等等，一件又一件的“門事件”接連上演，而導致問題的罪魁禍首就是摩擦和磨損。

 圖1 摩擦和磨損關系圖

一、什么是摩擦、磨損？

什么是摩擦、磨損？摩擦是指兩個物體相互接觸，在一定的外力作用下，發生相對運動或者具有相對運動的趨勢時，在接觸面間產生切向的運動阻力，這一阻力稱為摩擦力；磨損是指工作表面的物質由于表面相對運動而不斷損失的現象。

摩擦與磨損是自然界存在的普遍現象，沒有摩擦力，我們就抓不牢、站不穩，甚至無法生存。因此，摩擦對人類的生活和生產活動有利有弊，而磨損卻是有百害無一利。根據統計80%以上的機械零件失效都是由于磨損直接或間接引起的，摩擦是磨損的原因，磨損是摩擦的結果。

二、常見的磨損失效形式

工程應用中材料、零件常見的磨損失效形式有磨粒磨損、黏著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損等基本類型。

1）磨粒磨損是由于硬質物體或硬質顆粒的切削或刮擦作用導致的磨損，包括二體磨損和三體磨損，典型特征為“犁溝”磨損形貌，主要的影響因素如磨粒硬度、尺寸、大小及材料的力學性能等。

2）黏著磨損發生于兩個相對滑動的表面，在摩擦力作用下摩擦表面發生塑性變形，使兩個表面發生焊合，剪切發生在強度較低的摩擦表面，導致強度較高的材料表面黏附對磨件的金屬，形成黏著磨損，常見的形式為膠合，第一類膠合為：黏焊，第二類膠合為：熱黏著。

3）疲勞磨損也稱表面疲勞磨損和接觸疲勞磨損，指兩個接觸體相對運動，在接觸區形成的循環應力超過材料的疲勞強度，導致表層材料剝落下來的磨損過程，常見形式為：點蝕、剝落、剝層、擦傷。

4）在摩擦過程中，金屬同時發生化學或電化學反應，產生金屬遷移的過程，稱為腐蝕磨損，即腐蝕和磨損相互作用的結果。

• 常見材料耐磨性和摩擦系數測試方法和標準

在產品結構設計、材質選型、對標分析、產品可靠性服役評價方面均要考慮不同材質、摩擦副間的摩擦系數、耐磨性等指標，以保證產品的使用壽命。通過對比分析不同材質的減摩、耐磨性，從而優化產品設計、材質選型以及提高服役壽命等。常見材料的摩擦系數和耐磨性測試標準如下表所示。

四、典型的失效案例

無論是金屬材料，還是非金屬材料在使用過程中均會與接觸零件發生摩擦，隨著摩擦過程不斷進行，從而逐漸導致材質磨損，不同的磨損形式對應不同磨損形貌。圖2a為磨粒磨損形成的“犁溝”磨損形貌；圖2b為接觸件間形成的接觸疲勞形貌；圖2c為黏著磨損形貌。

圖2 不同磨損模式對應的磨損形貌

圖3為磨損引發斷裂的典型失效案例，機械傳動軸與齒輪之間由于長期的相互作用，形成接觸疲勞磨損（如圖3a），導致齒輪基材不斷磨損、剝落，形成磨損“凹坑”形貌（如圖3c），從而使齒輪磨損面（摩擦副間接觸的區域）與齒輪邊緣（摩擦副未接觸的邊緣位置）形成高度差（如圖3d）。由于摩擦力不斷作用在齒輪磨損面與齒輪邊緣過渡位置，導致該處應力集中加劇，逐漸形成裂紋（如圖3b），引發斷裂。

圖3 磨損導致斷裂的典型案例

雖然摩擦、磨損不可避免，但是不同材料的耐磨性能不同，通過有效的檢測和測試材料的摩擦系數和耐磨性，選擇摩擦系數小、耐磨性高的材料可以有效的預防和減小摩擦副間的磨損，提高產品或機械零件的使用壽命和可靠性。