Page 57 - 摩擦学学报2025年第9期

第 9 期 孙林宇, 等: 在线淬火低合金高强马氏体耐磨钢滑动磨损性能 1311

1#-PDL 进行相对运动时，接触表面存在一定的微凸体，当载
8 1#-SPDL
2#-PDL 7.19 6.99 荷较低时，陶瓷球与试样接触的不够充分，容易产生
6 振动，接触表面积在相对运动过程中持续发生变化，
从而导致摩擦系数的改变. 当载荷较大时，试样表面
Depth/μm 4 3.65 3.71 2.94 1# 2# 发生强烈的塑性变形，接触表面的微凸体在与陶瓷球

2 1# 1.71 1# 的挤压过程中发生强塑性变形，产生接触失稳，陶瓷
2# 球与试样充分接触，摩擦系数较为稳定 .
[23]
2# 0.3 0.5
0 为了直观对比两者摩擦系数的变化，图9所示为
10 50 90
Load/N 2种钢在不同载荷下的平均摩擦系数变化. 可以看出，
在不同载荷下，2种钢的摩擦系数在0.66~0.80之间，且
Fig. 6 Depth distribution of strain layer with load
图 6 应变层深度随载荷变化分布图 摩擦系数的变化规律与磨损失重的变化规律类似，均
随着载荷的增大呈先增大后减小趋势，同时1#钢的摩
进一步硬化. 此外，1#钢的硬度增量相较于2#钢更大， 擦系数与2#钢的摩擦系数在低载荷下几乎相同，而在
这表明1#钢具有更强的应变硬化能力. 高载荷下1#的摩擦系数略高于2#的摩擦系数. 产生这种
2.4 摩擦系数 情况的主要原因是在磨损过程中，摩擦副较软的一方(本
图8所示为1#钢和2#钢在不同载荷下摩擦系数随 试验中均为试验钢)会被硬质的一方压入表面，在表
时间变化曲线. 可以看出，载荷和时间对摩擦系数的 面产生切削运动，将形变金属推向磨损前方而形成犁
波动有着明显的影响，在10 N载荷下，摩擦系数随时 皱，犁皱的堆积和隆起会阻碍滑动球的前行，故而增
间变化波动较大，而在50 N和90 N下，摩擦系数值较 大切向应力，此效应的宏观表现为摩擦系数的增大.
稳定. 这主要是因为氮化硅陶瓷球和试样的接触表面 材料硬度越高，滑动过程中产生的犁沟越浅，犁皱的

740 780

720 (a) 1#−10 N 760 (b) 2#−10 N
1#−50 N
2#−50 N
700 1#−90 N 740 2#−90 N
Hardness/HV 680 Hardness/HV 700
720
660
640
680
620
660
600
580 640
620
560 600
540 580
0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50
Depth/μm Depth/μm
Fig. 7 Microhardness profiles with depth at different loads: (a) 1# steel; (b) 2# steel
图 7 不同载荷下显微硬度随深度变化分布图：(a) 1#钢；(b) 2#钢
1.0 1.0

(a) (b)
0.8 0.8
Friction coefficient 0.6 Friction coefficient 0.6

0.4
0.4
0.2 1#−10 N 0.2 2#−10 N
1#−50 N 2#−50 N
1#−90 N 2#−90 N
0.0 0.0
0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30
Time/min Time/min
Fig. 8 Friction coefficient vs. time curves of different steels: (a) 1# steel; (b) 2# steel
图 8 不同钢种的摩擦系数随时间变化曲线：(a) 1#钢；(b) 2#钢