Page 54 - 摩擦学学报2025年第9期

1308 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

和2#钢的平均奥氏体晶粒尺寸分别为4.2±1.1和2.9± 降低钢中的位错运动阻力，使应力松弛，影响马氏体板
0.6 μm. 因此，Nb元素细化晶粒的效果最佳，细小晶粒 条的形成和转变，从而改变马氏体板条的取向性 ，
[13]
内马氏体板条的生长阻力较大，形成的马氏体板条仅 因而在上述合金元素的作用下，2#钢的组织分布较为
能汇聚成为细小的取向一致的马氏体板条束；Ni元素 随机，扁平化结构较少.

(a) (b) (c) (d)

2 μm 2 μm

5 μm 5 μm 20 μm 20 μm

Fig. 2 SEM micrographs and corresponding original austenite grain boundaries of two steels: (a, c) 1#; (b, d) 2#
图 2 2种钢的显微组织的SEM照片和相应的原始奥氏体晶粒边界：(a, c) 1#钢；(b, d) 2#钢

2.2 滑动磨损失重 间的接触面，使得砂纸与钢种的接触表面变得较为光
图3所示为1#钢和2#钢在不同载荷下的累计质量 滑，导致磨损形式由滑动磨料磨损转变为纯滑动磨
损失和周期质量损失，从图3(a)可以看出，当载荷从10 N 损，降低了磨损失重. 不同于本研究中的往复式磨损
增加至50 N时，1#钢和2#钢的滑动磨损失重均逐渐增 方式，在王云鹏等 和韩汝阳等 的研究中，由于采
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[15]
加，随着载荷继续增加至90 N时，磨损失重较50 N时 用盘试样和旋转轴的方式，磨损接触面在不断地变
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的失重少，这与王云鹏等 和韩汝阳等 研究报道的 化，导致其磨损失重随载荷的增加而逐渐增加. 另外，
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滑动磨损失重随载荷的增加而单调增加不同. 这是因 在大载荷下，试样亚表层形变程度远远高于10 N和50 N
为在较低载荷下(10和50 N)，由于磨损过程不强烈，形 下的，导致在经过了跑合磨损阶段后，表层发生高度
成的强烈塑性变形层(Severe plastic deformation layer, 的加工硬化，硬度增加，硬化层隔绝了砂纸磨粒对基
SPDL)很薄，在下次的磨损中，上次形成的极薄的SPDL 体的接触，在稳态期的磨损过程中，磨粒难以将表层的
层被磨粒刮去，继续与内层的基体发生磨粒磨损，磨 硬化层切削并使其剥落，反而通过磨粒不断将表面突
粒进一步与基体作用形成了SPDL薄层，并如此往复 起打磨得更加光滑，降低了摩擦系数，使得切向应力
进行. 在滑动磨损过程中，磨损失重主要取决于材料 降低，从而增加了材料的磨损抗力，导致载荷为90 N
硬度，故而当载荷从10 N增大至50 N时，1#钢和2#钢 时的磨损失重反而小于50 N时的磨损失重.
的磨损失重显著增加. 然而当载荷增大至90 N时，砂 从图3(a)中还观察到，当载荷相同时，2#钢的失重
纸上的SiC颗粒在摩擦磨损接触的过程中短时间内发 始终低于1#钢，这与钢种的力学性能有关. 在滑动磨
生碎化，随后在切应力的作用下溢出磨损试样和砂纸 损试验中，硬度是影响钢种磨损性能的主要因素，一
300

(a) 1# 60 (b) 1#−10 N 2#−10 N
1#−50 N
2#−50 N
2#
Accumulative mass loss/mg 200 150 142 208 204 189 163 Mass loss/mg 50
250
1#−90 N
2#−90 N
55
150
45
100
40
50
30
0 35
10 50 90 15 30 45 60
Load/N Wear time/min
Fig. 3 Mass loss over time: (a) cumulative mass loss; (b) single cycle mass loss
图 3 质量损失随时间变化图：(a) 累计质量损失；(b) 单周期质量损失