微晶玻璃与轴承钢的磨损机理分析

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随着玻璃陶瓷材料的广泛应用，玻璃陶瓷的摩擦磨损问题正逐步成为摩擦学领域中的研究热点之-，科技人员陆续开展了有关玻璃陶瓷的摩擦磨损性能的研究。目前，有关可加工玻璃陶瓷的研究大都集中在材料 制备 工艺 及其性 能控制 等方 面。本 文采 用MPX-2000型盘销式摩擦磨损试验机分别测试了在不同载荷下玻璃陶瓷与轴承钢的磨损情况，在金相显微镜下观察了其磨损后的微观形貌，探究了磨损机理，为玻璃陶瓷的更广泛应用提供了试验数据。

1 试验试验选用的玻璃陶瓷为氟金云母陶瓷，其成分表达式为 RzO-MgO-Al O。-Si02-F，其中，R为碱金属元素。该玻璃陶瓷的密度为 27 g/cm3，弯曲强度≥108 MPa，硬度为 258 HV～270 HV，冲击 韧性≥38 kJ/mm2；轴承钢材质为 GCr15，热处理后硬度为680 HB750 HB。用qb39的氟金云母陶瓷棒加工成 5.51TI1TI厚度的圆盘，再在磨床上将 0.5的余量磨去，加工成9×5的圆盘；轴承钢加工成 (P5 X 16的销状。磨损试验机采用张家 口宣化科华仪器提供的 MPx-2000型盘销式摩擦磨损试验机，将销状轴承钢装夹在上方，陶瓷棒装夹在下方形成摩擦。

试验机转速设置为370 r/min，加载力分别设置为50 N、100 N、15O N、200 N～盘表面与销端面接触，浸润于 20号机油中，机油对摩擦副进行润滑和冷却，以记录不同加载力下摩擦力矩的数值。每隔 30 S取出玻璃陶瓷盘和金属销，放人 KQ-250DB超声波清洗器中用化学除油剂清洗 10 min，干燥后将盘销置于 TG328B电光分析天平上称量每次磨损的质量损失，每个试样称量 3次，取平均值。根据力矩和磨损的质量损失，计算出不同加载力下的磨损因数和磨损率。

每种试验条件下测试 l0组，计算数据的平均值。试验结束，将磨损后的盘销置于 4XB-C金相显微镜下观察磨损形貌，并照相记录。

2 结果与讨论2.1 摩擦 因数摩擦因数又叫摩擦系数，它反映了材料的接触形式、表面状态和载荷与滑动速度的相互作用关系。试验得到的玻璃陶瓷与轴承钢在不同载荷下的摩擦因数如图 1所示。整体来说随着摩擦作用时间的增长，摩擦因数趋向稳定。这可能是由于在载荷作用下，初始时轴承钢中较硬的组织压人了玻璃陶瓷中，在较短的作用时间内存在犁沟”，致使表面状态不稳定，当作用- 段时间后，表面状态趋于稳定，表现出摩擦因数稳定的状态。载荷为 5O N时，摩擦因数较小，这可能是由于当较低载荷作用时，轴承钢中的组织不足以压人玻璃陶瓷盘中，而仅仅出现表面滑动的现象，表现出具有较低的摩擦因数(0.06～0.08)。当载荷达到-定值时，若继续增大载荷，则表现出摩擦因数随着载荷变大而变大，这是与轴承钢压人玻璃陶瓷盘的压人量有关，但整体表现的较为稳定(O.O9～0.10)，最终摩擦因数趋于 0.095左右波动 。

磨损时间/s图 l 不同载荷下轴承钢与玻璃陶瓷摩擦因数变化曲线2.2 磨损率表 1为玻璃陶瓷和轴承钢在不同载荷作用下的磨收稿日期：2013-03-21；修回日期：2013-04-12作者简介：孙勇 (1982-)，男，四川内江人，助教，硕士，研究方向：摩擦学。