Page 35 - 《摩擦学学报》2020年第5期
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磨损截面积减小了18.0%. 即与试样W相比，试样J的 合金试样的组织差异有关. 对堆焊试样J而言，碳氮化
磨痕深度减小了20.0%以上，磨痕截面积减小7.4%以 物的形成对堆焊合金具有显著的细晶强化和弥散强
[16]
上，表明氮合金化堆焊合金具有更加优异的耐摩擦磨 化作用(图2和图4)，提高了材料的强度和韧性 ，一定
损性能. 程度上增强了堆焊合金的抗剪切强度，减少了磨屑的
图6和图7分别为试样W和试样J摩擦磨损形貌 形成和脱落，避免了大量磨粒的形成. 同时，强化后的
SEM照片. 可见，两种堆焊合金试样磨损表面沿滑动 基体可有效抵抗磨粒的压入，削弱磨粒的切削作用，
方向上均存在明显的切削痕，这是在磨粒切削作用下 使切削痕不至于深入发展而造成严重磨损，从而有效
形成，呈现典型的磨粒磨损表面形貌特征. 在摩擦磨 降低了磨损.
由图6可知，堆焊合金试样W磨损表面相对试样
损过程中，由于Si N 球的硬度更高，在载荷作用下
4
3
J更加粗糙，切削痕数量更多、深度更深，且出现了疲
Si N 球表面上的微凸体会被压入堆焊合金试样表面.
4
3
[17]
劳剥落的磨损形貌特征[图6(d)]. 根据Suh等的研究 ，
在摩擦开始后，压入堆焊合金试样的微凸体在摩擦力
在磨损金属表面下一定深度有最大的剪切应力和剪
作用下产生剪切作用，在摩擦表面形成切削痕，产生
切应变，变形的累积会导致裂纹成核. 试样W由于缺
切削产物，即磨屑. 这些磨屑一部分脱离摩擦系统，直
乏碳氮化物的强化作用，其硬度及塑性变形抗力均较
接产生磨损体积损失；另一部分则滞留在摩擦副之
差，磨损表层塑性变形不断累积直至产生疲劳裂纹，
间，逐渐被碾压、磨碎成为磨粒. 由磨屑产生的磨粒则
裂纹在后续摩擦接触应力作用下扩展并与邻近的裂
会作为第三体磨粒继续参与摩擦磨损过程，在摩擦力 纹发生连接，最后向磨损表面剪切，形成长而薄的磨
作用下沿滑动方向对金属产生擦伤或切削，从而在磨 损薄片，薄片脱落后在磨损表面形成疲劳剥落形貌.
损表面上留下大量的切削痕，形成磨粒磨损的形貌特 在后续的摩擦磨损过程中，疲劳剥落形成的剥落物会
征. 对比图6和图7可以发现，堆焊合金试样J磨面切削 作为磨粒进一步加剧磨粒磨损，这导致试样W磨损更
痕浅、数量少，磨粒磨损破坏程度较小，这与两种堆焊 加严重. 而试样J磨损表面上则出现了明显的“塑性变
Groove
Groove
Debris
Sliding Debris
Sliding
Delamination
100 μm 100 μm
(a) 5 N (b) 10 N
Groove
Delamination
Groove
Delamination
Debris Debris
Sliding
100 μm 20 μm
(c) 15 N (d) 15 N
Fig. 6 The morphologies of worn surfaces of sample W under different loads
图 6 不同载荷下试样W摩擦磨损形貌
