石鹤洋, 王新莹, 李怡蓁, 李恒恒, 康延辉, 马翡, 陈兴明, 杨晨星, 刘汇河
为考察8Cr4Mo4V轴承钢与同质材料和异质材料配副的摩擦磨损性能,在1 800 MPa、2 400 MPa 2种接触应力以及油润滑、脂润滑2种润滑条件下,针对8Cr4Mo4V钢与同质8Cr4Mo4V钢球、异质国产Si3N4陶瓷球及进口Si3N4陶瓷球构成的不同摩擦配副,开展摩擦学性能分析。采用多功能摩擦磨损试验机进行磨损试验,利用金相显微镜、扫描电子显微镜和白光干涉仪分析试样表面磨痕。采用球-盘接触形式,通过分析摩擦系数(COF)、X轴方向力值(FX力值)及磨损形貌,揭示了不同实验条件下8Cr4Mo4V钢的磨损形貌和磨损机制转变。结果表明:在1 800 MPa接触应力下,油润滑时,2种陶瓷球在试样表面对磨未造成磨粒磨损,仅轻微磨损,磨损机制主要为黏着磨损;国产陶瓷球配副的COF和FX力值最低,同质钢球配副的最高。脂润滑时,试样在3种配副磨损下表面出现不同程度犁沟,磨损机制变为磨粒磨损,但2种陶瓷球表面磨损轻微。钢球配副的COF最高,进口陶瓷球配副的COF和FX力值最低,且大量磨屑残留使COF波动显著。在2 400 MPa接触应力下,油润滑时,国产陶瓷球和钢球配副以磨粒磨损为主,进口陶瓷球配副有磨粒磨损特征。脂润滑时,钢球对磨的表面犁沟更宽更深,磨粒磨损加剧,2种陶瓷球配副仅有轻微黏着磨损。进口陶瓷球在高接触应力的油、脂润滑条件下COF与FX力值仍最低。“国产、进口陶瓷球-钢”异质配副相较于“钢球-钢”同质配副,在低接触应力的油、脂润滑下均能有效降低磨损与COF,但在2 400 MPa接触应力下不同材料的差距在逐渐缩小。2 400 MPa的高接触应力下润滑油易被挤出接触区,导致处于边界润滑状态,加剧微凸体直接接触与切削效应;而润滑脂凭借其优良的黏附性与成膜能力,在高接触应力下仍能维持润滑膜,减小直接接触面积,从而表现出更稳定的摩擦学性能与更低的FX力值。