Page 165 - 《摩擦学学报》2021年第5期

754 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

向随机；接触应力为1 250 MPa时[图6(e)]，与1 150 MPa 硬度分别约为620 HV、690 HV和720 HV. 随着距表面
条件下相比，组织变化的特征大致相同，沿RD方向的 距离的增加，试样的次表层硬度呈现递减趋势，将超
[17]
组织流变更加明显. 过基体10%的硬度值称为有效硬化 ，可以计算出试
图7为运行高周次、不同接触应力下次表层BF晶 样的有效硬化值为462 HV，因此可以得出，在接触应
界角度差定量分析结果. 接触应力为1 050 MPa时，大 力为1 050、1 150和1 250 MPa时，硬化层深度分别为
角度晶界所占比例为0.4，BF平均晶粒尺寸为2 μm；接 20、40和50 μm.

触应力为1 150 MPa时，大角度晶界所占比例为0.54，
3 讨论
BF平均晶粒尺寸为0.12 μm，形成了超细晶，BF显著细
化；接触应力增大为1 250 MPa，此时大角度晶界所占 3.1 组织演变
比例为0.55，平均晶粒尺寸0.11 μm，BF晶粒的细化程 大角度晶界和小角度晶界数量的形成伴随着位

度略有增加. 错密度的变化. 局部取向直观地反映了BF发生塑性变

2.3 硬度变化 形过程中亚结构的变化(见图9)以及位错密度的积累
不同接触应力条件下试样纵截面次表层硬度变 程度. 利用KAM值计算几何必要位错(GND)，见公式
化规律如图8所示. 由图8可以看出，试样的原始硬度 (1). 在循环交变载荷的作用下晶粒中的位错源不断地
[18]
约为420 HV，最大硬度值均出现在试样的磨损表面. 产生位错，大量位错引入到晶体内部 ，因此在未发
试样运行低周次时[见图8(a)]，硬化层深度不足10 μm， 生明显塑性变形的BF板条内已经积累了大量的位错，
不同接触应力对表面的硬度略有影响. 试样运行高周 这些位错一部分形成小角度晶界[见图6(d )、(f )]，另
3
3
次时，随着接触应力的增加，试样的表面硬度值随之 一部分仍旧储存在BF内[见图9(c)]. 在越接近表面的
增加. 在接触应力为1 050、1 150和1 250 MPa时，表面 区域，铁素体受到的应变越大，相邻小角度晶界间的

1.2 1.2 Low-angle grain 1.2
(a) Low-angle grain (b) (c) Low-angle grain
boundary (<10°) boundary (<10°) boundary (<10°)
1.0 1.0 1.0
High-angle grain High-angle grain High-angle grain
boundary (>10°) 0.8 boundary (>10°) 0.8 boundary (>10°)
0.8
Proportion 0.6 Proportion 0.6 Proportion 0.6

0.4 0.4 0.4
0.2 0.2 0.2
0 0 0
10 30 60 10 30 60 10 30 60
Depth/μm Depth/μm Depth/μm

Fig. 7 Statistical graphs of the size of grain boundary angles at different depths from the surface under different
contact stresses: (a)1 050 MPa；(b)1 150 MPa；(c)1 250 MPa
图 7 不同接触应力下距表面不同深度处大小晶界角统计图: (a)1 050 MPa；(b)1 150 MPa；(c)1 250 MPa

750
(a) 1 050 MPa (b) 1 050 MPa
600 700
1 150 MPa 1 150 MPa
1 250 MPa 1 250 MPa
550
Hardness/HV 500 Hardness/HV 650
600
550

450 500 462 HV
450
400 400
0 10 20 30 40 50 0 20 40 60 80 100 120 140
Depth/μm Depth/μm

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Fig. 8 Distribution curve of hardness along the depth under different contact stresses: (a) 2×10 cycles; (b) 5×10 cycles
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图 8 不同接触应力下硬度沿深度方向分布曲线: (a) 2×10 周次；(b) 5×10 周次