Page 23 - 摩擦学学报2025年第8期

第 8 期 黄元宝, 等: 2种高铬马氏体不锈钢与浸锑石墨配副的摩擦磨损行为研究 1121

40 40 40
(a) 1.0 MPa 1.5 MPa (b) 1.0 MPa 1.5 MPa (c) 9Cr18
2.0 MPa 2.5 MPa 35 2.0 MPa 2.5 MPa 35 9Cr18MoV
35
3.0 MPa
3.0 MPa
Temperature/℃ 30 Temperature/℃ 30 Average temperature/℃ 30

25

20 25 25
20
20
0 1 200 2 400 3 600 0 1 200 2 400 3 600 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Sliding time/s Sliding time/s Contact stress/MPa
Fig. 13 Temperature of the friction contact interface of two stainless steel under different contact stresses:
(a) 9Cr18; (b) 9Cr18MoV; (c) variation of average temperature with contact stress
图 13 不同接触应力下2种不锈钢摩擦接触界面温度：(a) 9Cr18；(b) 9Cr18MoV；(c)平均温度随接触应力的变化

0.20 0.20 0.16

(a) 0.4 m/s 0.7 m/s (b) 0.4 m/s 0.7 m/s (c) 9Cr18
1.0 m/s 1.3 m/s 0.15 1.0 m/s 1.3 m/s 0.12 9Cr18MoV
1.6 m/s
1.6 m/s
Friction coefficient 0.10 Friction coefficient 0.10 Average friction coefficient 0.08
0.15
0.04
0.05
0.05
0.00 0.00 0.00
0 1 200 2 400 3 600 0 1 200 2 400 3 600 0.4 0.7 1.0 1.3 1.6
Sliding time/s Sliding time/s Linear velocity/(m/s)
Fig. 14 Friction coefficient of two stainless steel under different linear velocities: (a) 9Cr18; (b) 9Cr18MoV;
(c) the variation of average friction coefficient with linear velocity
图 14 不同线速度下2种不锈钢表面的摩擦系数：(a) 9Cr18；(b) 9Cr18MoV；(c)平均摩擦系数随线速度的变化

显著增大，其中9Cr18MoV试样表面的摩擦系数始终 进一步研究对比了干摩擦条件下9Cr18和9Cr18MoV
低于9Cr18表面. 当运动速度增大至1.6 m/s时，2种不 2种不锈钢的摩擦学特性，接触应力选用2.0 MPa，运
锈钢试样表面摩擦系数曲线均呈现明显波动. 动速度选用1.0 m/s. 2种不锈钢试样表面摩擦系数经
图15和图16所示为不同运动速度下2种不锈钢试 过约240 s滑动接触后分别增加到约0.35和约0.33，随
样磨损表面形貌的LCSM照片和磨损区域的表面粗糙 后9Cr18试样表面的摩擦系数缓慢增大并在约1 800 s
度. 在给定的条件下，2种不锈钢试样表面损伤仍以犁 滑动接触后出现明显波动，而9Cr18MoV试样表面的
削为主，磨损机制为磨粒磨损，磨损程度随运动速度 摩擦系数则基本保持稳定并始终低于9Cr18试样表
的增大而加剧，其中9Cr18MoV试样表面磨损始终低 面，如图18(a)所示. 2种不锈钢试样摩擦接触界面温度
于9Cr18，表现出更强的耐磨性. 图17所示为不同运动 随滑动接触时间的增加而升高，并在约2 400 s滑动接
速度下2种不锈钢试样摩擦接触界面的温度. 可以看 触后基本稳定，并且9Cr18MoV试样摩擦接触界面温
到，与9Cr18相比，9Cr18MoV试样在所有运动速度下 度始终低于9Cr18，如图18(b)所示.
的摩擦接触界面温度曲线均更加平稳，进入稳定阶段 LCSM形貌测试结果显示，干摩擦条件下2种不锈
所需的时间更短，摩擦接触界面的平均温度更低. 钢试样磨损表面均出现黑色磨斑，其中9Cr18MoV表
综上，在油润滑工况下，9Cr18和9Cr18MoV这2种 面磨损痕迹较轻，粗糙度较低，如图19所示. 图20所示
不锈钢试样表面摩擦系数、磨损程度和摩擦接触界面 为9Cr18MoV试样表面磨损和未磨损区域的XPS谱图.
温度随接触应力和运动速度的变化规律基本一致，磨 可以看到，试样表面未磨损区域检测到Fe 2p、Cr 2p、
损机制均为磨粒磨损. 与9Cr18相比，9Cr18MoV试样 O 1s和C 1s特征峰，而磨损区域出现了Sb 3d特征峰，且
表面的摩擦系数更小，磨损更轻，摩擦接触界面温度 磨损区域的C元素和O元素含量显著高于未磨损区域.
更低，更适合作为密封环材料. 在Sb 3d和O 1s精细谱图中，位于540.25 eV和530.98 eV
考虑到密封环服役过程中可能处于无润滑状态， 的特征峰对应金属氧化物Sb O ，位于539.46 eV的特征
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