·262· 工程科学学报，第39卷，第2期 8000 a 7000 0 6000 Fe 5000 4000 3000 2000 1000 SiP Fe Cr 2345678910 能量keV 图4挤压温度为550℃时磨痕面扫描分析.(a)面扫描结果：(b)Fe含量：(c)Cr含量：(d)C含量：(e)Mn含量：(f)Si含量：(g)0 含量 Fig.4 Plane scan analysis of worn scars at the extrusion temperature of 550 C:(a)result of plane scans;(b)Fe content;(c)Cr content;(d)C content;(e)Mn content;(f)Si content;(g)0 content 干摩擦条件下，磨痕处出现了轻微氧化的缘故 对图2（℃）中磨痕进行面扫描分析，其结果如图6 对图2(b)中磨痕进行面扫描分析，其结果如 (a)所示，质量分数(%)：Fe96.60,Cr0.97,C0.15, 图5(a)所示.质量分数(%)：Fe96.58,Cr1.03, Mn1.00,Si0.32,00.96:原子数分数：Fe93.46,Cr C0.10,Mn1.07,Si0.34,00.88:原子数分数(%)： 1.00,C0.69,Mn0.99,Si0.62,03.24.与挤压温度为 Fe93.77,Cr1.08,C0.45,Mn1.05,Si0.66,02.99. 550℃和650℃时相比，在挤压温度为750℃时Fe元素 Fe元素分布不均匀，在磨痕处存在贫集区，如图5(b) 的贫集区进一步缩小，Fe含量增加，此时Fe原子与Cr 所示.C元素在磨痕区域内分布较均匀，其含量较低， 原子发生置换反应形成的Fe-Cr少于在挤压温度为 如图5(c)所示，这说明此时有更多的Fe原子和Cr原 550℃和650℃时的情况，如图6(b)和(c)所示.C原 子发生置换，形成Fe和Cr的化合物Fe-Cr,改善了材 子在磨痕处产生富有集区，分布均匀，如图6(d)所示，C 料表面性能.磨痕处C含量有所减少，如图5(d)所 原子含量大于在挤压温度为550℃和650℃时C原子含 示，表明已有部分C原子溶入到奥氏体中，提高了试 量，此时有更多的C元素溶入到马氏体，马氏体中C含量 样的硬度.Mn可以和Fe形成固溶体，提高钢中的铁 过高会导致材料韧性降低、脆性增大，磨损速率增大，耐磨 素体和奥氏体的强度和硬度.M元素分布均匀，如图 性能降低.与挤压温度为650℃时相比，M、i和0原子 5(e)所示，不存在富集或贫集现象，对40Cr钢磨损性 数分数基本上没有变化，如图6(e)~(g)所示. 能影响不明显.磨痕表面出现了微量的Si元素，主要2.4磨损机理分析 集中于磨痕处，出现了富集区，如图5()所示，为对磨 2.4.1显微组织 件陶瓷球中Si元素在磨痕处的残留物.0元素在磨痕 温挤压过程包括加工硬化和动态再结晶（软化） 处也出现了富集区，如图5(g)所示，这是由于在干摩 过程，在金属塑性变形时，晶格空间发生畸变，阻碍金 擦条件下，磨痕处出现了轻微氧化的缘故. 属滑移的进行.但随着温度升高，金属原子热运动频工程科学学报,第 39 卷,第 2 期 图 4 挤压温度为 550 益时磨痕面扫描分析. (a) 面扫描结果; (b) Fe 含量; (c) Cr 含量;(d) C 含量; (e) Mn 含量; (f) Si 含量; (g) O 含量 Fig. 4 Plane scan analysis of worn scars at the extrusion temperature of 550 益 : (a) result of plane scans; (b) Fe content; (c) Cr content;(d) C content; (e) Mn content; (f) Si content; (g) O content 干摩擦条件下,磨痕处出现了轻微氧化的缘故. 对图 2 ( b) 中磨痕进行面扫描分析,其结果如 图 5(a) 所 示. 质 量 分 数 (% ): Fe 96郾 58, Cr 1郾 03, C 0郾 10,Mn 1郾 07,Si 0郾 34,O 0郾 88;原子数分数(% ): Fe 93郾 77,Cr 1郾 08,C 0郾 45,Mn 1郾 05,Si 0郾 66,O 2郾 99. Fe 元素分布不均匀,在磨痕处存在贫集区,如图 5( b) 所示. Cr 元素在磨痕区域内分布较均匀,其含量较低, 如图 5(c)所示,这说明此时有更多的 Fe 原子和 Cr 原 子发生置换,形成 Fe 和 Cr 的化合物 Fe鄄鄄 Cr,改善了材 料表面性能. 磨痕处 C 含量有所减少,如图 5 ( d) 所 示,表明已有部分 C 原子溶入到奥氏体中,提高了试 样的硬度. Mn 可以和 Fe 形成固溶体,提高钢中的铁 素体和奥氏体的强度和硬度. Mn 元素分布均匀,如图 5(e)所示,不存在富集或贫集现象,对 40Cr 钢磨损性 能影响不明显. 磨痕表面出现了微量的 Si 元素,主要 集中于磨痕处,出现了富集区,如图 5( f)所示,为对磨 件陶瓷球中 Si 元素在磨痕处的残留物. O 元素在磨痕 处也出现了富集区,如图 5( g)所示,这是由于在干摩 擦条件下,磨痕处出现了轻微氧化的缘故. 对图 2( c)中磨痕进行面扫描分析,其结果如图 6 (a)所示,质量分数(% ):Fe 96郾 60,Cr 0郾 97,C 0郾 15, Mn 1郾 00,Si 0郾 32,O 0郾 96;原子数分数:Fe 93郾 46,Cr 1郾 00,C 0郾 69,Mn 0郾 99,Si 0郾 62,O 3郾 24. 与挤压温度为 550 益和650 益时相比,在挤压温度为750 益时 Fe 元素 的贫集区进一步缩小,Fe 含量增加,此时 Fe 原子与 Cr 原子发生置换反应形成的 Fe鄄鄄 Cr 少于在挤压温度为 550 益和 650 益时的情况, 如图 6(b)和(c)所示. C 原 子在磨痕处产生富有集区,分布均匀,如图 6(d)所示,C 原子含量大于在挤压温度为 550 益和 650 益时 C 原子含 量,此时有更多的 C 元素溶入到马氏体,马氏体中 C 含量 过高会导致材料韧性降低、脆性增大,磨损速率增大,耐磨 性能降低. 与挤压温度为 650 益时相比,Mn、Si 和 O 原子 数分数基本上没有变化,如图6(e) ~ (g)所示. 2郾 4 磨损机理分析 2郾 4郾 1 显微组织 温挤压过程包括加工硬化和动态再结晶(软化) 过程,在金属塑性变形时,晶格空间发生畸变,阻碍金 属滑移的进行. 但随着温度升高,金属原子热运动频 ·262·