·1362· 北京科技大学学报 第33卷 量与摩擦因数的对应关系.为了更好地表示出形变 合阶段类似.由于相对运动，表面逐渐被磨得平滑， 量的增大趋势，用红色的线条拟合实验测得的形变 真实接触面积逐渐增大，磨损速率减缓，摩擦因数减 量一实验时间曲线.可以看出，在耦合变形的摩擦过 小并逐渐进入稳定磨损阶段 程中，DC54钢带的摩擦因数随滑动摩擦速度的增大 图4为DC54钢带在原始态和仅受拉力作用 而增大，塑性变形主要发生在实验开始阶段(0~ (拉伸载荷183MPa)、形变量为15mm(对应的应变 250s),随后趋于平缓.塑性变形集中发生的区间正 量为7.5%)时表面镀层的金相照片.由图4(b)圈 是摩擦因数剧烈波动的阶段.当塑性变形趋于平缓 出的部分可以看出，镀锌层发生了明显拉裂现象，其 时，摩擦因数也趋于稳定.这种对应关系表明，在耦 表面粗糙度R,从原始的0.836um增大到变形后的 合变形的摩擦条件下，塑性变形是影响钢带摩擦行 1.362μm.这是因为变形导致表面粗糙度增大，使 为的主要因素 得在实验初始阶段的摩擦因数较大.随着实验的进 在实验的初始阶段，由于变形剧烈，磨损量相对 行，锌层剥落以及镀锌层的固体润滑作用西，摩擦 较高，摩擦因数大且波动剧烈，这与机械零部件的磨 因数逐渐降低. 图4表面镀锌层拉伸前后金相图.()拉伸前：(b)拉伸后 Fig.4 Metallographs of the zine coating before (a)and after being stretched (b) 2.2DC54钢带形变量和纵截面显微组织 40 图5和图6分别为压头下压量20mm,滑动速 --72 MPa -a-128MP 度40mm·s-1,拉伸载荷分别为72、128和183MPa 30 --183 MPa 所对应的DC54钢带的形变量一时间关系图以及在 20 mm.40 mm.s 实验时间为250s时其纵截面的组织变形图 20 载荷增加，试样的塑性形变量增加（图5），其微 观组织的形变量增大（图6），晶粒沿外力轴方向伸 长越长.在实验的初始阶段钢带的形变较大，之后 变形逐渐趋于平缓（图5）.随着形变量的增加，晶 50 100150200250 300 内塑性变形均匀地进行，滑移线密度及位错密度迅 时间在 速增大，晶体的变形抗力增大，晶粒沿外力轴方向的 继续延伸较少) 图5拉伸载荷对形变量的影响 Fig.5 Effect of tensile load on deformation 图7为压头下压量20mm、拉伸载荷128MPa、 滑动速度56mm·s-1条件下，DC54钢带纵截面上接 如图7所示的摩擦面比非摩擦面品粒变形大的 近摩擦面和非摩擦面的组织形貌比较.摩擦表面附 特征. 近的晶粒比非摩擦面附近晶粒更扁平细长.结合有 2.3DC54钢带磨损表面SEM图 限元模拟图8，在厚向上的应力由表面向材料中部 摩擦表面形貌直接反映机械零件的磨损机理， 逐渐减小，且由于弯曲应力及摩擦剪切力的综合作 不同磨损过程后的磨损表面形貌差别很大网.图9 用，摩擦表面的应力大于非摩擦表面.因此表现出 为下压量为20mm,滑动速度40mm·s1,拉伸载荷北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 量与摩擦因数的对应关系． 为了更好地表示出形变 量的增大趋势，用红色的线条拟合实验测得的形变 量--实验时间曲线． 可以看出，在耦合变形的摩擦过 程中，DC54 钢带的摩擦因数随滑动摩擦速度的增大 而增大，塑性变形主要发生在实验开始阶段( 0 ～ 250 s) ，随后趋于平缓． 塑性变形集中发生的区间正 是摩擦因数剧烈波动的阶段． 当塑性变形趋于平缓 时，摩擦因数也趋于稳定． 这种对应关系表明，在耦 合变形的摩擦条件下，塑性变形是影响钢带摩擦行 为的主要因素． 在实验的初始阶段，由于变形剧烈，磨损量相对 较高，摩擦因数大且波动剧烈，这与机械零部件的磨 合阶段类似． 由于相对运动，表面逐渐被磨得平滑， 真实接触面积逐渐增大，磨损速率减缓，摩擦因数减 小并逐渐进入稳定磨损阶段［6］． 图 4 为 DC54 钢带在原始态和仅受拉力作用 ( 拉伸载荷 183 MPa) 、形变量为 15 mm( 对应的应变 量为 7. 5% ) 时表面镀层的金相照片． 由图 4( b) 圈 出的部分可以看出，镀锌层发生了明显拉裂现象，其 表面粗糙度 Ra从原始的 0. 836 μm 增大到变形后的 1. 362 μm． 这是因为变形导致表面粗糙度增大，使 得在实验初始阶段的摩擦因数较大． 随着实验的进 行，锌层剥落以及镀锌层的固体润滑作用［4］，摩擦 因数逐渐降低． 图 4 表面镀锌层拉伸前后金相图 . ( a) 拉伸前; ( b) 拉伸后 Fig． 4 Metallographs of the zinc coating before ( a) and after being stretched ( b) 2. 2 DC54 钢带形变量和纵截面显微组织 图 5 和图 6 分别为压头下压量 20 mm，滑动速 度 40 mm·s － 1 ，拉伸载荷分别为 72、128 和 183 MPa 所对应的 DC54 钢带的形变量--时间关系图以及在 实验时间为 250 s 时其纵截面的组织变形图． 载荷增加，试样的塑性形变量增加( 图 5) ，其微 观组织的形变量增大( 图 6) ，晶粒沿外力轴方向伸 长越长． 在实验的初始阶段钢带的形变较大，之后 变形逐渐趋于平缓( 图 5) ． 随着形变量的增加，晶 内塑性变形均匀地进行，滑移线密度及位错密度迅 速增大，晶体的变形抗力增大，晶粒沿外力轴方向的 继续延伸较少［7］． 图 7 为压头下压量 20 mm、拉伸载荷 128 MPa、 滑动速度 56 mm·s － 1 条件下，DC54 钢带纵截面上接 近摩擦面和非摩擦面的组织形貌比较． 摩擦表面附 近的晶粒比非摩擦面附近晶粒更扁平细长． 结合有 限元模拟图 8，在厚向上的应力由表面向材料中部 逐渐减小，且由于弯曲应力及摩擦剪切力的综合作 用，摩擦表面的应力大于非摩擦表面． 因此表现出 图 5 拉伸载荷对形变量的影响 Fig． 5 Effect of tensile load on deformation 如图 7 所示的摩擦面比非摩擦面晶粒变形大的 特征． 2. 3 DC54 钢带磨损表面 SEM 图 摩擦表面形貌直接反映机械零件的磨损机理， 不同磨损过程后的磨损表面形貌差别很大［8］． 图 9 为 下压量为20mm，滑动速度40mm·s － 1 ，拉伸载荷 ·1362·