Page 26 - 摩擦学学报2025年第8期
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1124                                   摩擦学学报（中英文）                                        第 45 卷

            应力和润滑条件下的摩擦学性能均优于9Cr18. 如图11~                      和尺寸，从而提高不锈钢的耐腐蚀性能. 因此，可以推
            图19所示，与9Cr18相比，9Cr18MoV表面摩擦系数更                     测相比进口Cr合金和9Cr18，9Cr18MoV具有更强的耐
            小，波动更小，磨损更轻，摩擦接触界面温度更低，更                           腐蚀性能. 鉴于密封环常服役于弱腐蚀工况，后续研

            适合作为密封环材料.                                         究中将进一步考察9Cr18MoV在腐蚀工况下的摩擦磨
                                                     [29]
                材料的摩擦学性能与其微观结构密切相关 . 晶                         损行为，为9Cr18MoV的工程应用提供理论指导.

            粒是金属材料的基本结构单位之一，其尺寸大小直接
                             [30]
            影响材料机械性能 . 金相分析结果显示，9Cr18的晶                        3    结论
            粒尺寸较为分散，存在粒径大于25 μm的粗大晶粒，平均                            a. 在往复运动油润滑和干摩擦工况下，与9Cr18
            粒径较大，而进口Cr合金与9Cr18MoV的晶粒尺寸相                        相比，9Cr18MoV与进口Cr合金的摩擦学行为更接近.

            对均匀，主要分布在6~18 μm范围内，其中，9Cr18MoV                    其中，在油润滑条件下，9Cr18MoV摩擦系数稳定且略
            的平均晶粒最小(图3). 据报道，Mo和V元素可以提高                        低于进口Cr合金，2种不锈钢磨损表面均呈现轻微擦
            合金中溶质原子阻碍晶界移动的能力，阻碍晶粒长                             伤，而9Cr18摩擦系数波动较大，磨损表面出现明显塑
            大，有效细化合金的晶粒尺寸             [31-32] . 细晶强化作为唯一       性变形；在干摩擦条件下，9Cr18MoV的摩擦系数变化
            1种可以同时提升钢材强韧性的强化机制，是目前大                            规律和平均值都与进口Cr合金一致，而9Cr18的跑合
            多数钢材提升强度的关键手段              [32-33] . 晶粒细小时，晶界      时间长、平均摩擦系数高.
            增多，位错源开动和滑移的阻碍增大，金属材料抵抗变                               b. 在旋转运动油润滑和干摩擦工况下，9Cr18MoV
                             [34]
            形和破坏的能力提高 . 因此，与9Cr18相比，9Cr18MoV                   表面摩擦系数、磨损以及接触界面温升均低于9Cr18，
            耐磨性更强，与进口Cr合金接近.                                   摩擦学性能更佳. 其中，在油润滑条件下，2种材料的
                此外，金属内部析出的碳化物尺寸和分布方式也                          磨损机制以磨粒磨损为主，而在干摩擦条件下，不锈
                                     [35]
            会显著影响材料的耐磨性能 . 钢中添加合金元素后                           钢磨损表面发生摩擦对偶材料转移黏着.
            会形成质地坚硬的合金碳化物，这些碳化物析出后作                                c. 9Cr18MoV中的微量Mo元素和V元素能够细化
            为强化相在基体中均匀分布，显著提高合金的耐磨性                            晶粒，促进大颗粒的碳化物在晶界处偏析，提高材料
            能，并保留材料的塑性和韧性，起到弥散强化的作用                   [36-38] .  的耐磨性能.
            Mo元素可以使退火过程中二次碳化物析出的驱动力
                                                               参 考 文 献
            更大，增加碳化物的析出量和颗粒尺寸                  [39-40] . 如图4所
                                                               [  1  ]   General  Administration  of  Quality  Supervision,  Inspection  and
            示，9Cr18碳化物析出方式主要为小颗粒晶内偏析，而
                                                                   Quarantine  of  the  People’s  Republic  of  China,  Standardization
            9Cr18MoV碳化物析出方式则以大颗粒晶界偏析为
                                                                   Administration of the People’s Republic of China. Terminology of
            主，且碳化物含量更多. 碳化物颗粒硬度较高，不易破                              mechanical seal: GB/T 5894—2015[S]. Beijing: Standards Press of
            坏，但在摩擦过程中小颗粒的碳化物容易脱落并充当                                China, 2016 (in Chinese) [国家质量监督检验检疫总局, 中国国家
                                                        [41]
            硬质磨屑，导致材料表面发生严重三体磨粒磨损 .                                标准化管理委员会. 机械密封名词术语: GB/T 5894—2015[S]. 北
            因此，与9Cr18相比，9Cr18MoV磨损表面犁削痕迹更                          京: 中国标准出版社, 2016].
            轻，磨损区域表面粗糙度更低(图12、15和16). 此外，                      [  2  ]   Ni Jianyu, Wu Renzhi. Study on failure mechanism of mechanical
                                                                   seals in operation[J]. Heilongjiang Science, 2019, 10(10): 59–61 (in
            碳化物晶内偏析可能造成晶粒内部组织不均匀，降低
                                                                   Chinese) [倪健毓, 吴仁智. 机械密封运行中的失效机理研究[J].
                          [42]
            材料韧性和塑性 ，导致9Cr18耐磨性能较差.
                                                                   黑龙江科学, 2019, 10(10): 59–61]. doi: 10.3969/j.issn.1674-8646.
                综上，本研究中对比分析了进口Cr合金密封环材                             2019.10.022.
            料和2种国产高铬马氏体不锈钢9Cr18和9Cr18MoV与                      [  3  ]   Gan Yifan. Failure analysis of mechanical seal of pumps and general
            浸锑石墨配副的摩擦学行为. 结果显示，与9Cr18相                             solutions  program[J].  Chemical  Enterprise  Management,  2021(1):
            比，9Cr18MoV的摩擦学性能更佳，与进口Cr合金接                            153–155 (in Chinese) [甘一凡. 机泵机械密封失效的分析与解决措
            近，在高性能铬钢密封环材料领域极具应用潜力. 此                               施[J]. 化工管理, 2021(1): 153–155]. doi: 10.19900/j.cnki.ISSN1008-
                                                                   4800.2021.01.075.
            外，据文献[43-46]报道，在含Cr马氏体不锈钢中添加
                                                               [  4  ]   Zou  Xinhuan,  Chen  Qing,  Yang  Liqi,  et  al.  Failure  analysis  and
            Mo元素可以提高不锈钢的腐蚀电位、强化不锈钢表
                                                                   experimental  verification  of  mechanical  seal  based  on  rotor
            面钝化膜的稳定性与致密性、促进不锈钢表面再钝                                 dynamics[J]. Fluid Machinery, 2021, 49(4): 72–78 (in Chinese) [邹
            化、降低不锈钢表面点蚀形核和亚稳态点蚀坑的数量                                昕桓, 陈庆, 杨立奇, 等. 基于转子动力的机械密封失效分析及试
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