反应烧结碳化硅陶瓷材料的摩擦磨损性能 束成祥，李晓阳，余晓琴，张 昭，陈 飞，张义涛，汤文明 （合肥工业大学 材料科学与工程学院，合肥 ２３０００９） 采用环块式摩擦磨损方式，以烧结致密碳化硅陶瓷为对磨环，研究自制反应烧结碳化硅 摘 要： 陶瓷材料在干态和滴油润滑状态下的摩擦磨损性能。研究根据结果得出：反应烧结碳化硅陶瓷在干态 下的摩擦磨损过程分为跑合磨损阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段三个阶段。磨损机制主要是 磨粒磨损和氧化磨损，摩擦系数大，磨损量大；在滴油润滑条件下，其摩擦磨损过程分为跑合磨损阶 段、稳定磨损阶段两个阶段，摩擦系数小，磨损量低。增加载荷，反应烧结碳化硅陶瓷的磨损量及摩 擦系数都增加，但干态下增加得更明显。 反应烧结碳化硅；摩擦磨损；磨损量；磨损机理 关键词： 中图分类号： ＋ 文献标志码： 文章编号： （ ） ＴＱ１７４．１２ Ａ １００１４０１２２０１３０９０５８９０４ 犉狉犻犮狋犻狅狀犪狀犱犠犲犪狉犘狉狅犲狉狋犻犲狊狅犳犚犲犪犮狋犻狅狀犛犻狀狋犲狉犲犱犛犻犾犻犮狅狀犆犪狉犫犻犱犲犆犲狉犪犿犻犮 狆 ， ， ， ， ， ， 犛犎犝犆犺犲狀狓犻犪狀 犔犐犡犻犪狅犪狀 犢犝犡犻犪狅犻狀 犣犎犃犖犌犣犺犪狅犆犎犈犖犉犲犻犣犎犃犖犌犢犻狋犪狅犜犃犖犌犠犲狀犿犻狀 犵 犵 狔 犵 狇 犵 （ ， ， ， ） ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎ ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏ Ｈｅｆｅｉ２３０００９Ｃｈｉｎａ ｇ ｇ ｙ ｇｙ ： （ ） 犃犫狊狋狉犪犮狋Ｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒ ｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｅｌｆｍａｄｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｉｎｔｅｒｅｄｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅｃｅｒａｍｉｃ ＲＳＳＣ ｐ ｐ ， ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｄｒａｎｄｔｈｅｏｉｌｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｆｒｉｃｔｉｏｎｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎ ｔｈｅｄｅｎｓｅｓｉｎｔｅｒｅｄｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅ ｙ ｇ （ ） ｃｅｒａｍｉｃＳＳＣ ａｓｔｈｅｃｏｕｎｔｅｒｗｅａｒｒｉｎ ｔｈｒｏｕｈｔｈｅｒｉｎｂｌｏｃｋｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｓｔｌｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ ｇ ｇ ｇ ｙ ， ， ｕｎｄｅｒｔｈｅｄｒｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｏｆＲＳＳＣｉｎｃｌｕｄｅｄｔｈｒｅｅｓｔａｅｓｏｆｒｕｎｎｉｎｉｎ ｓｔａｂｌｅｗｅａｒａｎｄ ｙ ｇ ｇ ｓｅｖｅｒｅｗｅａｒ．ＴｈｅｗｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＲＳＳＣｗａｓａｍｉｘｔｕｒｅｍｏｄｅｏｆａｂｒａｓｉｖｅｗｅａｒａｎｄｏｘｉｄａｔｉｖｅｗｅａｒｗｉｔｈｂｉｅｒ ｇｇ ， ｆｒｉｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒａｎｄｗｅａｒｖｏｌｕｍｅ．ＵｎｄｅｒｔｈｅｏｉｌｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｏｆＲＳＳＣｏｎｌｉｎｃｌｕｄｅｄｔｗｏ ｙ ， ｓｔａｅｓｏｆｒｕｎｎｉｎｉｎａｎｄｓｔａｂｌｅｗｅａｒｗｉｔｈｓｍａｌｌｅｒｆｒｉｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒａｎｄｗｅａｒｖｏｌｕｍｅ．Ａｓｔｈｅｌｏａｄｉｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｇ ｇ ｇ ， ， ｗｅａｒｖｏｌｕｍｅａｎｄｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｏｆＲＳＳＣｂｏｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｈｏｗｅｖｅｒｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｄａｓａｈｉｈｅｒｒａｔｅｆｏｒｔｈｅＲＳＳＣ ｙ ｇ ｆｒｉｃｔｉｏｎｂｌｏｃｋｕｎｄｅｒｔｈｅｄｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． ｙ 犓犲狑狅狉犱狊： ； ； ； 狔 ｒｅａｃｔｉｏｎｓｉｎｔｅｒｅｄｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｗｅａｒｖｏｌｕｍｅｗｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍ 碳化硅陶瓷材料因具备优秀能力的性能，如超硬耐 密封性能。但是 目前对反应烧结碳化硅陶瓷 磨、高热导率和机械强度、低热线胀系数、耐化学腐 （ ）的摩擦磨损性能及磨损机理的研究还较缺 ＲＳＳＣ 蚀、高温稳定性高等特性，大范围的使用在制造在高温高 乏，尤其是碳化硅陶瓷与碳化硅陶瓷对磨状态下的 压、腐蚀、辐射、磨损等严酷条件下使用的机械零部 摩擦学研究尚未见报道。笔者分别采取了干态、滴油 件，如各种耐磨件、耐高温结构件及机械密封件等。 润滑状态的摩擦磨损试验，研究ＲＳＳＣ陶瓷的摩擦 为满足上述使用上的要求，对该材料的性能与微观组织 磨损性能，分析各重要的因素对ＲＳＳＣ陶瓷摩擦磨损 ［ ］ 的关系进行了大量研究１－３ 。碳化硅陶瓷材料用于 性能的影响，评价ＲＳＳＣ陶瓷在机械密封件工作条 机械密封件，其耐磨性能关系到制品的常规使用的寿命及 件下的适用性。 １ 试验材料和方法 收稿日期： ２０１２１２２１ 基金项目：国家级大学生创新创业计划项目（ ） ＲＳＳＣ陶瓷摩擦磨损性能研究采用环块式对磨 ０ 作者简介：束成祥（ ），男，硕士研究生。 试验来进行。试验摩擦副的摩擦块和对磨环均为碳 １９８８－ 通讯作者：汤文明（ ），男，教授，博士。 化硅陶瓷制品。摩擦块为自制 陶瓷试样，尺 １９６９－ ＲＳＳＣ ５８９ 束成祥等：反应烧结碳化硅陶瓷材料的摩擦磨损性能 寸为 ，试样的制备过 （ ）环形零件，尺寸为 （壁 ３６．０ｍｍ×６．６ｍｍ×５．０ｍｍ ＳＳＣ ３２．０ｍｍ×５．０ｍｍ 程见文献［］，表面研磨至光亮，表面粗糙度 不大 厚） （高度）。碳化硅陶瓷对磨环及摩擦 ４ 犚ａ ×９．０ｍｍ 于 。对磨环为某进口烧结致密碳化硅 块的主要性能指标如表 所示。 ０．１ ｍ １ μ 表 自制 及 陶瓷的主要性能指标 １ 犚犛犛犆 犛犛犆 Ｔａｂ．１ Ｍａｉｎ ｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｅｌｆｍａｄｅＲＳＳＣａｎｄＳＳＣｃｅｒａｍｉｃｓ ｐ ｐ 密度 碳化硅质量 抗弯强度 硬度 弹性模量 材料 碳化硅晶型 ／ · －３ 分数／ ／ ／ ／ ｇ ｃｍ ％ ＭＰａ ＨＲＡ ＧＰａ ＲＳＳＣ α六方晶型 ３．０１ ８８ ４１０ ９５ ３５０ ＳＳＣ α六方晶型 ３．２０ — ≥ ５００ ≥ ９２ ４００ 摩擦磨损试验是在 Ｍ２００型摩擦磨损试验机 块温度迅速升高。作为陶瓷机械密封件而言，该阶 上进行。试验前，将摩擦块和对磨环置于丙酮中，超 段将导致对磨密封的密封作用丧失，导致部件失效。 声波清洗５ｍｉｎ，并分别安装试样在夹具的上下卡 由于该摩擦磨损试验的碳化硅陶瓷摩擦块表面是刚 槽中，摩擦块静置于基座中，对磨环由电机主轴带动 性接触，实际接触面积与载荷大小呈非线 以 ／ 的速度旋转 。通过弹簧加载系统稳 此，摩擦副的摩擦系数也随载荷的增大而略有增加， ２００ｒｍｉｎ 定地进行加载，载荷 选取 （ 如图 所示。 犘 ４９ １９６Ｎ ５ １ ～ ～ ），摩擦磨损试验时间为 。力矩测量 ２０ｋｆ １２０ｍｉｎ ｇ 0.68 49 N(5 kgf) 通过高精度负荷传感器测量摩擦力 ，根据 ＝ ／ 0.66 68.6 N(7 kgf) 犳 μ 犳 0.64 犘计算出摩擦系数 。试验设计了干态和滴油润滑 0.62 μ （润滑油选取 号机械油）两种摩擦条件。 0.60 ３２ 0.58 采用 型扫描电子显微镜（ ）观察 0.56 ＪＳＭ６４９０ ＳＥＭ 0.54 摩擦副对磨表面形貌，并采用ＯｘｆｏｒｄＩＮＣＡ能谱仪 0.52 （ ）检测磨损表面粒子及微区的成分，研究摩擦 0.50 ＥＤＳ 0 20 40 60 80 100 120 块的摩擦磨损机理，以及载荷大小及润滑条件对磨 时间t/min 损试样摩擦系数的影响。 图 干摩擦状态下碳化硅陶瓷摩擦副的摩擦系数 １ Ｆｉ．１ ＦｒｉｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｏｆＳｉＣｆｒｉｃｔｉｏｎ ａｉｒ ｇ ｐ ２ 结果与讨论 ｏｎｄｒｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｙ ２．１ 摩擦磨损过程 滴油润滑摩擦副摩擦系数的变化关系曲线如 该试验的 ／ 陶瓷摩擦副的摩擦系数 图 所示。三种条件下，摩擦副的摩擦磨损过程都 ＲＳＳＣＳＳＣ ２ 随载荷变化的关系曲线如图 所示。该摩擦副的磨 仅包含跑合磨损阶段和稳定磨损阶段，无剧烈磨损 １ 损过程可分为三阶段： 磨损开始时的５ｍｉｎ为跑 阶段，证明在滴油润滑条件下，该陶瓷摩擦副的摩擦 ① 合磨损阶段。在干摩擦磨损状态下，新组装的摩擦 系数较干态的小。由图 能够准确的看出，一方面摩擦系 ２ 块在开始对磨时，由于对磨环块表面的粗糙度值都 0.098 98 N 5 /min 滴油速率 滴 196 N, 5 /min 较大，因而实际接触面积较小，接触点数少，因此磨 0.096 滴油速率 滴 196 N, 1 /5 min 0.094 滴油速率 滴 擦系数较大。但随着跑合过程的进行，磨损表面的 0.092 0.090 微凸起逐渐被磨去，表面粗糙度降低，实际接触面积 0.088 增大，接触点数增多，摩擦系数降低； 磨损 ５ 0.086 ② ～ 0.084 ３０ｍｉｎ为稳定磨损阶段。该阶段对磨环块的磨损缓 0.082 慢且稳定，摩擦系数保持基本不变，属正常工作阶 0.080 0 20 40 60 80 100 120 段，作为陶瓷机械密封件而言即是其寿命； 磨损 时间t/min ③ 图 滴油润滑及载荷因素对碳化硅 ２ ３０ １２０ｍｉｎ为剧烈磨损阶段。经过稳定磨损后， ～ 因摩擦副对磨表面间的间隙和对磨表面形貌的改变 陶瓷摩擦副摩擦系数的影响 Ｆｉ．２ Ｅｆｆｅｃｔｏｆｏｉｌｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄｌｏａｄｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ 以及对磨面表层的疲劳，其摩擦系数急剧增大，摩擦 ｇ ｇ ｏｎｆｒｉｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｏｆＳｉＣｃｅｒａｍｉｃｆｒａｃｔｉｏｎ ａｉｒｓ ｐ ５９０ 束成祥等：反应烧结碳化硅陶瓷材料的摩擦磨损性能 数随载荷的增大而增加。相同滴油速率下，载荷增 是润滑状态下， 陶瓷块的磨损程度均较小。 ＲＳＳＣ 大一倍，陶瓷摩擦副稳定磨损阶段的摩擦系数略微 增加。而在载荷相同的条件下，当滴油速率较快时， 1 2 3 陶瓷摩擦副稳定磨损阶段的摩擦系数显而易见地下降。这 是因为在较大的滴油速率条件下，磨削颗粒迅速地 被润滑油带走，减少磨粒磨擦；另一方面，滴油速率 的增加使得摩擦块之间形成的油膜厚度相应增大， 降低摩擦力，相应地降低摩擦副的摩擦系数，滴油速 图 不同磨损条件下 陶瓷摩擦块的表面磨痕形态 ４ ＲＳＳＣ 率较快可以使该陶瓷密封件材料长期保持稳定的工 Ｆｉ．４ ＡｂｒａｓｉｖｅｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｈｏｌｏｉｅｓｏｆＲＳＳＣｃｅｒａｍｉｃ 作状态。 ｇ ｐ ｇ ｆｒｉｃｔｉｏｎｂｌｏｃｋｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ 由图 可见，干态磨损条件下 摩擦块的 ３ ＲＳＳＣ 由图 （），（）可见，在干态摩擦 陶瓷摩 磨损体积比滴油润滑条件下的高出数倍。对于干磨 ５ａ ｂ ＲＳＳＣ 损和滴油润滑磨损两种状态而言，因摩擦块具体的 擦块的磨损面上可见大量的剥落坑和微裂纹，颗粒 工作状态不同，摩擦块的磨损程度也有显著的差异。 剥落明显，以脆性断裂去除为主。此外，剥落的陶瓷 干磨损状态时摩擦块的接触面少，多为点线接触，压 颗粒继续充当磨损介质的作用，并且边缘尖锐的陶 强较大，发生剥落的颗粒尺寸也粗大，较粗的颗粒势 瓷颗粒不断对 ＲＳＳＣ陶瓷摩擦块表面产生切削作 必带来更严重的刮擦和切削作用，从而造成了较大 用。干态摩擦ＲＳＳＣ陶瓷摩擦块的磨损面的主要磨 损机制为磨粒磨损，另外图 （）中点 处的 成 的磨损量。当接触压力增大时，磨损表面的颗粒在 ５ａ １ ＥＤＳ 受到交变载荷的作用下发生疲劳脆性断裂，从而与 分分析根据结果得出，磨损面上的碎屑中存在较多的氧 和硅的成分，如图 （）所示，说明该陶瓷摩擦块在 基体层断裂，剥离严重，故表现出更高的磨损 ５ｃ ［ ］ 干态磨损时，形成了 的磨粒。该氧化物磨粒应 量６－７ 。在滴油润滑条件下，陶瓷摩擦块的磨损方 ＳｉＯ２ ［ ］ 为无定形的 ８－１０ 。其形成机制是， 陶瓷 式则完全不同，润滑油完全在摩擦表面展开，两摩擦 ＳｉＯ２ ＲＳＳＣ 面间接触很少，因而载荷和滴油速率对磨损体积的 摩擦块及ＳＳＣ陶瓷对磨环在干态磨损条件下，磨损 面产生的高温导致如下氧化反应的发生： 影响较小。 ＳｉＣ＋２Ｏ２ 和 。反应产生的无定 ＳｉＯ＋ＣＯ Ｓｉ＋Ｏ ＳｉＯ → → ２ ２ ２ ２ 90 8 49 N 形ＳｉＯ２在后续的磨损过程中，从基体上剥落下来， 0 68.6 N 98 N,5 /min 3 70 滴 并破碎成小的磨粒，因此该陶瓷摩擦块在干态磨损 196 N,5 /min m 60 滴 196 N,1 /5 min /m 滴 过程中还存在一定量的氧化磨损。对于 ＲＳＳＣ材 积 50 体 40 料，其中的游离硅相因强度低、脆性大、解理断裂能 损 30 磨 低，所以在增大外加载荷时，游离硅相会解理剥落， 20 10 剥落的颗粒一方面会产生应力集中并解理缺口，另 ［ ］ 0干摩擦 滴油润滑 一方面会继续磨损材料表面１１－１２ 。因此，相对于纯 磨损状态 的碳化硅陶瓷材料而言， 陶瓷的磨损量较大。 ＲＳＳＣ 图 不同试验条件下磨损 时 摩擦块的磨损体积 ３ ２ｈ ＲＳＳＣ 由图 （） （）可见，滴油润滑条件下 陶 ５ｄ ｆ ＲＳＳＣ ～ Ｆｉ．３ Ｗｅａｒｖｏｌｕｍｅｏｆｓａｍ ｌｅｓｔｅｓｔｅｄｆｏｒ ｇ ｐ 瓷摩擦块磨损表面的形貌与干态磨损表面的形貌存 ２ｈｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ 在明显的差异，滴油润滑条件下的陶瓷磨损表面平 ２．２ 磨损表面形貌及磨损机制 整，颗粒剥落减少明显。这是由于在滴油润滑条件 图 所示的三个摩擦块从左至右依次为： 摩 ４ ① 下，摩擦块接触面上平铺一层油膜，能均匀分摊外加 擦块 ，干摩擦， ， ； 摩擦块 ，滴油润滑， １ ４９Ｎ ２ｈ② ２ 载荷，而且陶瓷摩擦块间的表面接触也较少，磨损剥 ，滴／ ， ； 摩擦块 ，滴油润滑， ， ９８Ｎ５ ｍｉｎ２ｈ③ ３ １９６Ｎ 落的颗粒较少，切削作用也随之减少，因此，滴油润 滴／ ， 。三种磨损条件下所得摩擦块的表 １ ５ｍｉｎ２ｈ 滑ＲＳＳＣ陶瓷摩擦块表面更为平整。另外，滴油润 面磨痕形貌如图４所示，可见干摩擦表面磨痕较宽、 滑带动了摩擦副接触面上润滑油的流动，也会带走 较深；而在滴油润滑条件下，即使载荷成倍增加，磨 磨损面上剥落的磨粒，进一步减少磨损量。 痕的宽度也要小得多。但总的来说，不论在干态还 综上所述，为了能够更好的保证ＲＳＳＣ陶瓷密封件的工作 ５９１ 束成祥等：反应烧结碳化硅陶瓷材料的摩擦磨损性能 Si S 1 P C O 0 2 4 6 8 10 E/keV （） 干摩擦， ， （） 干摩擦， ， （） 图 （）中点 处的能谱 ａ ４９Ｎ２ｈ ｂ ６８．６Ｎ ２ｈ ｃ ５ａ １ （） 滴油润滑， ，滴／ ， （） 滴油润滑， ， 滴／ ， （） 滴油润滑， ，滴／ ， ｄ ９８Ｎ５ ｍｉｎ２ｈ ｅ １９６Ｎ ５ ｍｉｎ２ｈ ｆ １９６Ｎ１ ５ｍｉｎ２ｈ 图 不同磨损条件下 陶瓷摩擦块磨损表面的 形貌和微区 能谱图 ５ ＲＳＳＣ ＳＥＭ ＥＤＳ Ｆｉ．５ ＳＥＭ ａｔｔｅｒｎｓｏｆａｂｒａｓｉｖｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｆＲＳＳＣｆｒｉｃｔｉｏｎｂｌｏｃｋｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｍｉｃｒｏｚｏｎｅＥＤＳｓｅｃｔｒｕｍ ｇ ｐ ｐ （） ， ， （） ， ， （） （） ａ Ｄｒｆｒｉｃｔｉｏｎ ４９Ｎ ２ｈ ｂ Ｄｒｆｒｉｃｔｉｏｎ ６８．６Ｎ ２ｈ ｃ ＥＤＳｓｅｃｔｒｕｍｏｆｏｉｎｔ１ｉｎｆｉ．５ａ ｙ ｙ ｐ ｐ ｇ （） ， ， ／ ， （） ， ， ／ ， ｄ Ｏｉｌｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ９８Ｎ ５ｄｒｏｓｍｉｎ ２ｈ ｅ Ｏｉｌｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ １９６Ｎ ５ｄｒｏｓｍｉｎ ２ｈ ｐ ｐ （） ， ， ／ ， ｆ Ｏｉｌｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ １９６Ｎ １ｄｒｏ ５ｍｉｎｓ２ｈ ｐ 稳定，延长其服役寿命，应尽可能降低载荷，保持适当 是在润滑及较小载荷条件下，耐磨性更佳， 密 ＲＳＳＣ 的润滑，并间隔一段时间对工作表明上进行清洁，去除 封件制品的常规使用的寿命更长。 磨屑，减少磨粒磨损。 参考文献： ３ 结论 ［］ 陆有军，吴澜尔 陶瓷阀芯的研制［］中国陶瓷， １ ．ＳｉＣ Ｊ． ， （）： （）干磨损条件下， 陶瓷的磨损过程分为 ２００９４５２ ５６５７． １ ＲＳＳＣ ［］ 赵星宇，刘莹，温庆丰，等 核主泵备用机械密封材料的 ２ ． 跑合磨损阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段三个 摩擦性能研究［］流体机械， ， （）： ， Ｊ． ２０１２４０５ １５３０． 阶段。跑合磨损阶段摩擦块的摩擦系数逐渐降低； ［］ 梁思祖，梁耀能 陶瓷模型芯磨损缘由分析［］理化检 ３ ． Ｊ． 稳定磨损阶段摩擦块的摩擦系数最小且趋于稳定； 验 物理分册， ， （ ）：  ４９５４９７． 剧烈磨损阶段摩擦块的摩擦系数最高。 ［］ 束成祥，蒋会宾，李晓阳，等 反应烧结微米级 陶瓷 ４ ． ＳｉＣ （）增加载荷， 陶瓷摩擦块的磨损程度及 ２ ＲＳＳＣ 材料的结构与力学性能［］理化检验 物理分册， Ｊ．  摩擦副的摩擦系数都明显地增加；相反，在滴油润滑条 ， （ ）： ７１３７１６． 件下， 陶瓷摩擦块的磨损程度及摩擦副的摩 ［］ 张双科，吴晓春 摩擦磨损试验机摩擦系数动 ＲＳＳＣ ５ ．ＭＭ２００ 态检测系统的实现［］理化检验 物理分册， ， 擦系数都小得多。 Ｊ．  ２００３３９ （）： （）干磨损条件下， 陶瓷摩擦块的磨损机 ２ ９６９９． ３ ＲＳＳＣ ［］ 肖鹏，刘逸众，李专，等 含量对 ／ 摩擦材料 ６ ．ＳｉＣ ＣＣＳｉＣ 制主要是磨粒磨损和氧化磨损，磨损体积大；而在滴 摩擦磨损性能的影响［］粉末冶金材料科学与工程， Ｊ． 油润滑条件下，陶瓷摩擦块间的油膜会降低摩擦块 ， （）： ２０１２１７１ １２１１２６． 与对磨环的接触，减小对磨面的磨损和疲劳，磨损面 ［］ ， ， ７ ＬＥＥＫＥＥＳＵＮＧ ＨＡＮＩＮＳＵＢ ＣＨＵＮＧＹＯＮＧ 不易脱落，脱落的磨粒也易被流动的润滑油带走，减 ， ＨＥＥ 犲狋犪犾．Ｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｒｅａｃｔｉｏｎ 少了剥蚀磨损和磨粒磨损的程度，磨损量也相应 ［］ ｂｏｎｄｅｄＳｉＣＢＣｃｏｍｏｓｉｔｅＪ．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＦｏ ４ ｐ 降低。 ， ， （）： ｒｕ４８６４８７． （）总体上自制 陶瓷磨损体积小，特别 （下转第６１０页） ４ ＲＳＳＣ ５９２ 堵百城：钢的淬透性折线犆狉犕狀犕狅犎钢的淬透性带的硬度值 钢的平均硬度折线ＣｒＭｎＭｏＨ Ｔａｂ．５ Ｈａｒｄｎｅｓｓｖａｌｕｅｓｏｆｈａｒｄｅｎａｂｉｌｉｔ ｙ ５２ 犱 １１ 犱 １５ 烄 － ≤ ≤ ｂａｎｄｏｆｓｔｅｅｌ２０ＣｒＭｎＭｏＨ ４９．２５ ０．７５犱 ５ 犱 １１ － ≤ ≤ 端距 最大硬度 （ ）最小硬度 （ ）平均硬度 （ ） 犱 犳 犱 犳 犱 犳 犱 犻 ｂ 犻 ｓ 犻 ｐ 犻 ４６ ０．６犱 １５ 犱 ２０ － ≤ ≤ （ ） 犎ＲＣ ＝烅 １８ ／ ／ ／ ／ ｐ ｍｍ ＨＲＣ ＨＲＣ ＨＲＣ ４６．７５ ０．２５犱 ３ 犱 ５ － ≤ ≤ １．５ ５０ ４２ ４６ ３８ ０．２犱 ２０ 犱 ３０ － ≤ ≤ ３ ５０ ４２ ４６ 烆 ４６ １．５ 犱 ３ ≤ ≤ ５ ５０ ４１ ４５．５ 钢平均硬度折线 １５ｍｍ，临界直径离淬火 ～ ９ ４８ ３７ ４２．５ 端的距离为１５ｍｍ，半马氏体硬度的估计值为５２－ １１ ４７ ３５ ４１ １５＝３７ＨＲＣ，最大硬度为 ５０ＨＲＣ。 １３ ４５ ３３ ３９ ６ 结论 １５ ４３ ３１ ３７ ２０ ４０ ２８ ３４ （ ） ， ， 和 １ ４０ＣｒＨ ４０ＭｎＢＨ ６０Ｓｉ２Ｍｎ ２５ ３９ ２７ ３３ ２０ＣｒＭｎＭｏＨ钢的淬透性试验结果能生成淬透 ３０ ３８ ２６ ３２ 性折线和方程。用同样的方法，其他钢号的淬透性 试验结果也可生成淬透性折线 （）淬透性折线 小，淬透性折线能代替淬透性曲线。 R 最大硬度 H 40 / （）淬透性折线方程可用于计算任一端距的硬 ３ 度 36 平均硬度 硬 32 度或任一硬度的端距。 最小硬度 28 （）淬透性折线斜率最陡处的硬度可作为半马 ４ 24 氏体硬度的估计值。 0 5 10 15 20 25 30 （）淬透性折线斜率最陡处的端距可以衡量钢 端距/mm ５ 的淬透性，端距大，淬透性好；端距小，淬透性差。 图５ ２０ＣｒＭｎＭｏＨ钢的淬透性折线 Ｊｏｍｉｎ ｔｅｓｔｆｏｌｄｉｎ ｌｉｎｅｓｏｆｓｔｅｅｌ２０ＣｒＭｎＭｏＨ ｇ ｙ ｇ 参考文献： ４６ 犱 ５ 犱 １５ 烄 － ≤ ≤ ［］ ／ ／ ： 钢 淬透性的末端淬 １ ＧＢＴ２２５－２００６ＩＳＯ６４２１９９９ ４０ ０．６犱 １５ 犱 ２０ － ≤ ≤ 火试验方法 （ 试验）［］ Ｊｏｍｉｎｙ Ｓ． （ ） 犎 ４３．５ ０．５犱 ３ 犱 ５ １７ ＝ － ＲＣ 烅 ≤ ≤ ［］ ／ 保证淬透性结构钢［］ ２ ＧＢＴ５２１６－２００４ Ｓ． ｓ ３２ ０．２犱 ２０ 犱 ３０ ［］ 樊东黎，徐耀明，佟晓辉 热处理技术数据手册［ ］ － ≤ ≤ ３ ． Ｍ ． 版 北京：机械工业出版社， ： ４２ １．５ 犱 ３ ２ ． ２００６１９４． 烆 ≤ ≤ 櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥 （上接第５８４页） （上接第５９２页） ［］ 田容章，王祝堂 铝合金及其加工手册［ ］长沙：中南 ［］ 李文新，李文辉 碳化硅陶瓷的耐磨损性能研究［］哈 ２ ． Ｍ ． ８ ． Ｊ． 大学出版社， 尔滨理工大学学报， ，（）： ２０００． ２００３８１ ８８９１． ［］ 周万盛，姚君山 铝及铝合金的焊接［ ］北京：机械工 ［］ 周松青，肖汉宁 碳化硅陶瓷摩擦化学磨损机理及磨损 ９ ． ３ ． Ｍ ． 图的研究［］硅酸盐学报， ， （）： 业出版社， Ｊ． ２００２３０５ ６４１６４４． ２００６． ［ ］ 周松青 及其复相陶瓷材料摩擦学性能及机理研 １０ ．ＳｉＣ ［］ 高强 最新有色金属金相图谱大全［ ］北京：冶金工 ４ ． Ｍ ． 究［］长沙：湖南大学材料学院， 业出版社， Ｄ． ２００１． ２００５． ［ ］ 桑可正，金志浩 反应烧结碳化硅复合材料的磨损机 １１ ． 理研究［］摩擦学学报， ， （）： Ｊ． ２０００２０５ ３５２３５５． ［ ］ 李文魁，桑可正，金志浩，等 颗粒级配对 复相 １２ ． ＳｉＣＳｉ 陶瓷材料摩擦性能的影响［］西安石油大学学报， Ｊ． ， （）： ２００５２０２ ６１６４． ６１０

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