Page 18 - 摩擦学学报2025年第8期

1116 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

Cr alloy 6.81 GPa，弹性模量分别为223.70、188.93、248.00 GPa，
γ(111) 9Cr18
α(110) 9Cr18MoV 如图5所示. 统计分析结果表明，3种材料的表面硬度
无显著差异.
M 23 C 6 (440)
Intensity/a.u. γ(200) α(200) γ(220) α(211) γ(311) α(220) 片和元素分布图. 可以看到，浸锑石墨由连续的石墨基
图6所示为配副材料浸锑石墨表面形貌的SEM照
体和金属锑填充物组成，金属锑的尺寸和分布均匀，

体积分数约为14.4%. 浸锑石墨的材料属性列于表2
3
中，其密度为2.21±0.04 g/cm ，硬度和弹性模量分别为
40 60 80 100
2θ/(°) 0.87±0.13 GPa和20.98±4.05 GPa.

Fig. 2 XRD spectra of three stainless steels 2.2 往复运动下的摩擦磨损行为
图 2 3种不锈钢的XRD谱图 受厂家提供的密封环尺寸限制，进口Cr合金被加

图4所示为3种不锈钢金相组织形貌的SEM照片、 工成块状试样，并采用往复滑动摩擦磨损试验探究其
EDS元素分布及碳化物粒径分布图. 通过SEM形貌照 与浸锑石墨配副的摩擦学行为，选用国产9Cr18和
片及EDS元素分布图可以看出，残余奥氏体晶粒内部 9Cr18MoV作为对比. 3种不锈钢在油润滑条件下的摩
分布了针状或竹叶状的片状马氏体组织，图3中的亮 擦系数曲线和平均摩擦系数如图7所示. 与进口Cr合
白色组织内Cr元素富集，为析出的富铬碳化物颗粒. 金和9Cr18MoV试样相比，9Cr18试样表面的摩擦系数
值得注意的是，3种不锈钢的碳化物析出方式不同，进 曲线波动更为明显；进口Cr合金与9Cr18试样表面的
口Cr合金同时存在大颗粒晶界偏析和小颗粒晶内偏 平均摩擦系数接近，约为0.097，9Cr18MoV试样表面
析，9Cr18碳化物析出方式主要为小颗粒晶内偏析，而 的平均摩擦系数较低，约为0.082. 图8所示为油润滑条
9Cr18MoV碳化物析出方式则以大颗粒晶界偏析为主. 件下3种不锈钢试样磨损表面形貌的LCSM照片和磨
进一步统计分析显示，进口Cr合金、9Cr18和9Cr18MoV 损轮廓. 进口Cr合金和9Cr18MoV这2种试样磨损表面
中碳化物颗粒的平均粒径分别为0.84、0.91、2.10 μm， 仅观察到轻微擦伤痕迹，磨损轮廓较为平整，几乎无
碳化物体积占比分别为10.8%、9.9%和13.5%. 进口Cr合 明显磨损迹象. 9Cr18试样磨损表面出现宽约20 μm和
金、9Cr18和9Cr18MoV的表面硬度分别为6.95、7.06、 深约0.35 μm的磨斑，磨斑内部较为光滑，磨斑边缘出

10 μm 10 μm 10 μm

Average: 12.14 μm Average: 14.39 μm Average: 10.73 μm
30 30 30
Percentage/% 20 Percentage/% 20 Percentage/% 20

10
10
10
0 0 0
0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25
Size/μm Size/μm Size/μm
(a) (b) (c)
Fig. 3 LCSM micrographs of morphologies of metallography and grain size distribution on the surface of
three stainless steels: (a) Cr alloy; (b) 9Cr18; (c) 9Cr18MoV
图 3 3种不锈钢金相组织形貌的LCSM照片及晶粒粒径分布：(a)进口合金；(b) 9Cr18；(c) 9Cr18MoV