Page 56 - 摩擦学学报2025年第10期

第 10 期 关健, 等: 不同表面处理20CrMo与GCr15配对摩擦副的极端工况摩擦学行为研究 1453

15 300

(a) GCr15 of FP1 (b) 20CrMo of FP1
GCr15 of FP2 200 20CrMo of FP2
GCr15 of FP3
20CrMo of FP3
Wear rate/[μm 3 /(N·m)] 5 Wear rate/[μm 3 /(N·m)] 100
10

0 0
Low speed Nominal speed High speed Low speed Nominal speed High speed
Fig. 12 The wear rate of the three friction pairs under the condition of heavy load and various speed:
(a) the wear rate of ball; (b) the wear rate of disk
图 12 3组摩擦副在高载荷和不同转速下的磨损率：(a) 球磨损率；(b) 盘磨损率

表 2 不同速度下3种摩擦副GCr15球表面元素质量分数
Table 2 The element content of the GCr15 ball of the three friction pairs under different rolling speed
Nominal speed High speed
Element
GCr15 ball of FP1/% GCr15 ball of FP2/% GCr15 ball of FP3/% GCr15 ball of FP1/% GCr15 ball of FP2/% GCr15 ball of FP3/%
C 4.50 0.78 1.89 2.84 0.98 1.80
O 3.26 1.73 2.81 1.33 1.76 3.59
Si 0.47 0.24 0.33 0.56 0.24 0.29
P 0.62 0.35 0.39 0.18 0.14 0.53
S − − 1.48 − − 1.45
Mo 8.15 2.29 − 0.87 1.07 −
Ca − − 0.35 − − 0.81
Cr 1.51 1.64 1.76 1.73 1.58 1.80
Mn 0.83 0.79 0.97 0.94 0.70 0.81
Fe 78.05 92.18 90.02 86.16 93.53 88.92

表 3 不同速度下3种摩擦副20CrMo盘表面元素质量分数
Table 3 The element content of the 20CrMo disk of the three friction pairs under different rolling speed
Nominal speed High speed
Element
20CrMo disk of FP1/% 20CrMo disk of FP2/% 20CrMo disk of FP3/% 20CrMo disk of FP1/% 20CrMo disk of FP2/% 20CrMo disk of FP3/%
C 1.45 1.61 1.79 1.58 1.55 2.47
O 3.72 2.79 2.43 2.23 2.71 3.18
Si 0.42 0.28 0.34 0.37 0.56 0.44
P 0.33 0.30 0.20 0.18 0.37 0.56
Mo 1.63 2.31 1.07 2.37 0.69 0.14
Ca 0.38 0.37 0.66 0.31 0.37 1.20
Cr 1.31 1.39 1.56 1.68 1.26 1.37
Mn 1.13 1.43 1.26 1.27 0.88 1.45
Fe 90.59 88.30 89.59 88.84 91.81 88.38

分别为0.063、0.058和0.042；在额定载荷工况下，FP1、 片进行对比，如图15和图16所示. 结果显示，随着载荷
FP2和FP3的平均摩擦系数分别下降至0.040、0.033和 增加，3组摩擦副的磨斑尺寸均大幅度增加. 在高载荷
0.038. 能够看出，在较低的赫兹接触压力下，3种摩擦 下，摩擦副表面深色面积较大；在额定载荷下，3种摩
副表面的摩擦系数均有明显降低. 3种摩擦副在低赫 擦副表面颜色都比较浅，没有明显的反应膜痕迹(图15).

兹接触压力下，约10 min后摩擦系数趋于稳定，且摩 在2.1节已经通过磨损量、磨损率和磨斑尺寸等观测
擦系数曲线更加平稳，没有出现较大波动. 和计算的结果，得到FP3在高载荷和高转速下具有最
随后对2种载荷下的摩擦副试件微观磨损形貌照 佳的耐磨损性能的结论. 从图16中磨斑的结果来看，