氧化磨损是大气下由摩擦生热或高温摩擦引起的,广泛出现在如材料加工、热机、发电、运输等许多领域,是一种普遍的磨损现象和重要的失效形式,对构件的磨损行为和寿命有着决定性的影响。氧化磨损轻微-严重磨损转变将带来构件的快速失效,危害极大,是严酷工况下干滑动磨损,特别是高温磨损中具有共性的物理化学过程。钢铁材料的氧化磨损及轻微-严重磨损转变是严酷工况下重要的摩擦学及材料科学问题,其研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文系统地研究了典型钢铁材料在不同工况条件下的摩擦磨损行为和磨损机理,探讨了钢铁材料的成分、组织及性能与氧化磨损和耐磨性的关系,重点研究了严酷工况下氧化磨损及轻微-严重磨损的转变。研究发现,钢铁材料随着温度和载荷的增加,磨损机制发生转变,在严酷工况下发生轻微-严重磨损转变,且具有氧化磨损特性。率先提出了氧化磨损轻微-严重磨损转变和转变区的概念,揭示了钢铁材料在严酷工况下干滑动磨损失效的物理本质。明确指出了当前氧化磨损概念的模糊使用问题,强调氧化磨损和氧化轻微磨损是具有不同的磨损行为的两类氧化磨损,前者符合Quinn提出的氧化磨损理论；后者已超越轻微磨损,其磨损行为取决于摩擦氧化物和基体的共同作用。建议在今后研究中应明确区分氧化轻微磨损(Oxidative mild wear)和氧化磨损(Oxidative wear)。阐明了目前广为采用的Lim和Ashby钢的磨损图中存在的问题,并进行了修正。实验结果表明,摩擦氧化物的减磨作用与氧化物的数量(或厚度)以及基体的强度或热强度直接相关,氧化物是否减磨取决于磨损时基体的硬度或强度。材料的耐磨性与显微组织及性能的关系依赖于磨损机理。粘着磨损耐磨性要求材料具有高的硬度或强度和一定的断裂抗力；而高温氧化磨损的耐磨性取决于钢的强度(或硬度)和断裂强度(或韧性)以及热稳定性。研究发现,铬含量的增加提高钢的抗氧化性,阻碍摩擦氧化物的形成,推迟氧化磨损的出现,高铬钢高的高温耐磨性归因于铬对氧化物和基体及结合的强化。石墨在室温、低载时具有润滑作用,降低磨损；而在高载时增加磨损。高温下石墨还原氧化物,损害了减磨作用。