图1 为Mo2NiB2 熔覆层与45#钢基材的摩擦因数。由图1 可知,随着摩擦时间的增加,试样的摩擦因数先增加后相对稳定。45#钢基材具有最大的平均摩擦因数(0.96),而熔覆层的摩擦因数明显低于45#钢基材,其中C2 具有最小的平均摩擦因数(0.66),C1 与M1 的摩擦因数比较接近。另外,在稳定摩擦区间,45#钢基材的摩擦因数数值发生较大波动,而C2 的摩擦因数数值相对稳定,说明C2 试样具有最优的耐摩擦性能。
图 1 Mo2NiB2 熔覆层与基材的摩擦因数曲线
对试样磨痕形貌进行白光干涉表征如图2 所示,对应的磨痕轮廓如图3 所示。由图2 可知,所有试样表面均出现明显的磨痕犁沟,说明磨粒磨损行为发生。45#钢表面存在最为严重的磨粒磨损,同时伴有部分剥层损伤,其次为C1 试样,而C2 与M1 试样的表面犁沟较少。从图3 可知,45#钢的磨痕深度达到30 μm,C1、C2 与M1 的磨痕深度分别为9.6、8.6、10 μm。这说明激光熔覆层能够极大改善 45#钢的摩擦学性能,且C2 熔覆层具有最优的耐磨性能。
图 2 Mo2NiB2 熔覆层与基材的磨痕白光干涉形貌
图 3 Mo2NiB2 熔覆层与基材的磨痕轮廓
在摩擦磨损过程中,45#钢具有较低的硬度与屈服强度,导致摩擦副小球可较深地压入45#钢,促使45#钢发生局部塑性变形产生加工硬化的磨屑,引起严重的磨粒磨损,同时局部的严重塑性变形可产生部分剥层损伤(如图2d 所示)。由于磨屑与新基体的不断产生导致45#钢摩擦因数的起伏与较深的磨痕轮廓。对于Mo2NiB2 熔覆层而言,摩擦副压入熔覆层的深度较浅,产生的磨损量与磨屑较少,使摩擦因数波动较小。其中,由于C1 熔覆层中具有较多{FeNi}合金相,促使合金相发生较多的磨粒磨损,出现如图2a 所示较严重的磨痕形貌,而C2 熔覆层具有较高的硬度,致使C2 熔覆层磨痕较浅,摩擦因数较小且最稳定,耐磨性达到最优。
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