Page 13 - 摩擦学学报2025年第9期

第 9 期 冯芸, 等: G20Mn5QT铸钢激光熔覆316L涂层微动摩擦磨损特性研究 1267

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材料脱离表面而形成了剥落坑，致使材料损伤加剧 . 磨屑层，材料磨损程度增加，如图11(c)和(d)所示. 通
随着位移幅值的增大，基体材料剥落程度增加，磨痕 过对磨损区域剖面形貌分析可知，随位移幅值的不断
表面散布着剥落的片状磨屑层，磨损坑深度增大，如 增加，铸钢基体及熔覆层的材料剥层特征愈发明显，
图11(b)所示. 与基体类似，当位移幅值D=20 μm时，磨 磨损坑深度逐渐增加，相比于铸钢基体，316L熔覆涂
痕剖面可观察到剥层和磨损坑，但此时材料剥层程度 层在微动磨损过程中材料剥离程度更低且由剥层导
较低，当位移幅值增大到D=40 μm时，剖面形貌存在 致的磨损坑深度更浅，表明316L熔覆涂层相较于铸钢
明显的材料剥离特征且磨损坑深度增加，表面散布着 基体具有更优异的抗剥落性能.

Substrate Substrate
Debris

Delamination
Delamination

1 μm 1 μm
(a) D=20 μm (b) D=40 μm

Cladding layer Cladding layer

Debris

Delamination
Delamination

1 μm 1 μm
(c) D=20 μm (d) D=40 μm

Fig. 11 SEM micrographs of damage morphology of G20Mn5QT cast steel substrate and 316L
cladding layer under different displacement amplitudes
图 11 不同位移幅值下G20Mn5QT铸钢基体及316L熔覆涂层剖面损伤形貌的SEM照片

2.6 磨损机制分析 其磨损程度相较于基体更低，如图12(b1)所示，磨痕区
图12所示为不同微动区域下G20Mn5QT铸钢基 域存在由于材料剥落而形成的片状磨屑层，边缘磨屑
体及316L熔覆涂层微动磨损损伤示意图，微动运行于 颗粒堆积较少. 随着位移幅值的增加，熔覆层磨痕中
部分滑移区时，G20Mn5QT铸钢基体及熔覆层磨损轻 心的片状磨屑层被压实，且边缘未出现明显的磨屑颗
微，磨痕中心黏着，边缘出现少量的磨屑颗粒堆积，如 粒堆积，如图12(c1)所示，此时的磨损机制主要为磨粒
图12(a)和(a1)所示，磨损机制主要为黏着磨损. 微动运 磨损、剥层以及氧化磨损.

行于混合区及滑移区时，基体及熔覆层磨痕表面犁沟
及剥层现象显著，基体磨痕边缘存在松散的磨屑颗粒 3 结 论
堆积，如图12(b)所示；随着位移幅值的增加，剥落的 本文中选取3组不同区域的典型微动位移幅值，
磨屑颗粒在较大的微动位移下被压实而覆盖于磨痕 探讨了G20Mn5QT铸钢基体和316L熔覆涂层的抗微
表面，部分被排出的磨屑颗粒在磨痕边缘形成磨屑颗 动损伤特性，结论如下：
粒堆积，如图12(c)所示. 由于熔覆层表面较高的硬度， a. 经激光熔覆316L涂层后，熔覆过程中生成的