Vol.26 No.4 梁高飞等：团球Y+(Fe,Mn)C/y自生复合材料强韧与耐磨机制 385· 0 M Si A1 S Ca 246 81012141618 280/) 图6图5箭头处质点的成分 86298820KV 60um Fig.6 Results gained by energy dispersive X-ray analysis relevant to the point in Fig.5(marked by a single arrow) 图4铸态高碳中锰钢(W2一2)冲击断口微观形貌 Fig.4 Fracture micro-morphology of impact high carbide mediate Mn steel (W2-2)(SEM) 20 um 2004m 图7EAMC磨损亚表面宏观形貌(175N) Fig.7 Macro-morphology of EAMC worn subsurface (175N) 亚表层宏观形貌.可见，磨损表面的奥氏体晶粒 严重变形，显微硬度计测试发现表面基体硬度升 高，表明在干摩擦磨损工况下EAMC磨损表面由 于形变发生加工硬化.加工硬化层(Strain hard- ened zone,简称为SHZ)深度定义为磨损表面至显 图5EAMC磨损亚表面微观形貌.(a)低加载状态；(b) 微硬度与磨损前基体相同的亚表层的距离，图8 高加载状态 为不同载荷工况下SHZ的分布曲线M2-2).可 Fig.5 Micro-morphologies of EAMC worn subsurface 见，SHZ深度与磨损表面硬度与工况条件有关： (optical micrograph):(a)Under low normal load;(b)Un- 磨损表面硬度随着正载荷的增大逐渐升高，这主 der high normal load 要是大载荷产生大应变的结果：硬度具有负梯度 基体对共晶体的约束作用，使共晶体在循环外力 分布特征，该特征有利于EAMC抵抗外载荷与磨 的作用下剥落，不能发挥其在低载工况下的作 损作用.SHZ深度在175N左右出现最大临界值， 用，裂纹在亚表层中自由扩展（图5b)箭头所示）， 原因在于SHZ负梯度分布特征是动态存在的，一 另外，剥落的团球共晶体作为磨粒加重“三体”磨 方面，大载荷产生高的加工硬化，增大SHZ深度； 损，故高载下EAMC的体积磨损率反而随着体积 另一方面，试样在大载荷下的磨损率较大，从而 分数的提高有增大的趋势， 减小SHZ深度.因此，SHZ深度与正载荷的关系 图7为正应力为175N时试样M2-2的磨损 必然存在一临界最大值.匕 梁 高飞 等 团球 ， 时 自生 复合材 料 强韧 与耐磨 机 制 一 「 图 祷 怂 局 恢 甲 伍钠 ‘ 一 ‘ 厂甲亩 阶 曰 佩观 邝 貌 啥 · 恤 肠 一 图 图 箭头 处质 点 的成 分 啥 · 电 勿 恤 图 磨 损 亚 表面微观形貌 低加 载 状 态 伪 高加 载状 态 一 五 一 褚 口 基 体对共 晶体 的约 束 作用 ， 使共 晶 体 在循环 外 力 的作 用 下 剥 落 ， 不 能 发 挥 其 在 低 载 工 况 下 的作 用 ， 裂 纹 在 亚 表 层 中 自由扩 展 图 伪 箭 头所 示 ， 另外 ， 剥 落 的 团球共 晶体 作 为磨 粒 加 重 “ 三 体 ” 磨 损 ， 故 高载 下 的体 积 磨 损 率 反而 随着体 积 分 数 的提 高有增 大 的趋 势 图 为 正 应 力 为 时试 样 一 的磨 损 图 磨损亚 表面宏 观 形 貌 价 二理 加 亚 表 层 宏 观 形 貌 可 见 ， 磨 损 表 面 的奥 氏体 晶粒 严 重变形 ， 显 微 硬度 计测试 发现 表 面基 体硬度 升 高 ， 表 明在 干 摩擦 磨 损 工 况 下 磨 损表 面 由 于 形 变 发 生 加 工 硬 化 加 工 硬 化 层 ， 简称 为 深 度 定义 为磨 损 表面至 显 微 硬 度 与磨 损 前基 体 相 同 的亚 表 层 的距 离 图 为不 同载 荷 工 况 下 的分 布 曲线 一 可 见 ， 深 度 与 磨 损 表 面 硬 度 与 工 况 条件 有 关 磨 损 表 面硬 度 随着 正 载荷 的增 大逐 渐 升 高 ， 这 主 要 是 大载荷 产 生 大应 变 的结果 硬度 具有 负梯度 分 布特 征 ， 该特 征 有 利 于 抵 抗 外 载荷 与磨 损 作 用 深 度 在 左 右 出现 最 大 临 界值 ， 原 因在 于 负梯 度 分布 特 征 是动 态 存在 的 ， 一 方 面 ， 大载荷 产 生 高 的加 工硬 化 ， 增 大 深 度 另一 方 面 ， 试 样 在 大 载荷 下 的磨 损 率较 大 ， 从 而 减 小 深 度 因此 ， 」 深 度 与 正载 荷 的关 系 必 然 存 在 一 临 界 最 大值