两相互接触的固体表面相对运动(或有相对运动趋势)时,就会产生摩擦力(切向运动阻力);磨损是在配对副进行相对运动过程中,表面材料不断损失的现象,磨损是伴随摩擦的必然结果。摩擦引起能量消耗,磨损导致材料损耗,大幅度的材料损耗会致使机械零部件失效。在工业生产中,摩擦磨损现象无处不在、无时不有,在相互摩擦的表面加入润滑剂从而形成润滑膜,借以避免对摩擦面的直接接触,可以达到减小摩擦、磨损的目的,摩擦、磨损和润滑是运转机械长期已久的研究主题。
表面的磨损是一个复杂过程,它在许多情况下包括化学浸蚀与物理损伤,对工作条件的任何微小的改变都可能改变磨损过程的整个性质。如果要问摩擦力(或摩擦系数)与磨损量之间的数学关系,对于某一固定配对副而言(两对摩副材料成分、表面形貌、相对运动速度、外部环境一定,但这样的研究没有什么意义),应该是摩擦力越大磨损量越大(即使限制了这么多条件,也会出现特殊情况,比如钢在硬铬钢上滑动时,随着载荷的增大,磨损量先增大再减小,这是因为低负荷与高负荷时的接触区温度会变化,磨损产物由FeO及Fe转变为了Fe2O3及FeO);若是两对摩副材料一定,摩擦副表面的粗糙度不一样,一般会出现随表面粗糙度的降低(即表面逐渐变得光滑),摩擦系数先减小后增大、磨损量一直降低的现象;但若是比较不同配对副,摩擦系数与磨损量之间异常复杂,可以说没有什么关系。
对于材料的摩擦磨损,具体问题具体分析是最令人信服的。自1966年英国创立摩擦学这门学科至今,半个世纪过去了,历经多少代学者的辛勤工作,尚且难说已经有一部公认的完美与经典之作,更不要说个人的力量在这广袤而辽阔、深奥而神奇的天地里是如此的渺小。我们在研究、探索的过程中离不开已有文献资料的查阅,这其中有许多重要与精彩的论述,也可能会发现一些相互矛盾的解释,这是因为学者们都是立足于自己的实验来说明现象,而摩擦磨损过程比较复杂,实验条件又不相同,以致结果纷繁、论点各异。但是我想,依据自己的判断对学者们的论述作取舍也不失为一种研究的乐趣。