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45钢表面微织构及摩擦学特性的研究
摘要：
本文旨在研究45钢表面微织构与摩擦学特性的关系。通过扫描电镜观察45钢表面的微织构，并采用球盘式摩擦试验机对不同表面状况的45钢进行摩擦学性能测试。根据实验结果得出，45钢表面微织构与其摩擦学特性有很大的影响，表面粗糙度越小，微织构越细密，则其摩擦系数越小，耐磨性也越好。
关键词：45钢、微织构、摩擦学特性
Abstract：
Thisarticleaimstostudytherelationshipbetweenthemicrotextureofthesurfaceof45steelanditstribologicalproperties.Themicrotextureofthesurfaceof45steelwasobservedbyscanningelectronmicroscopy,andthetribologicalpropertiesof45steelwithdifferentsurfaceconditionsweretestedbyaball-disktypefrictiontester.Accordingtotheexperimentalresults,themicrotextureofthesurfaceof45steelhasagreatinfluenceonitstribologicalproperties.Thesmallerthesurfaceroughnessandthefinerthemicrotexture,thesmallerthefrictioncoefficientandthebetterthewearresistance.
Keywords:45steel,microtexture,tribologicalproperties
一、引言
45钢是广泛应用的一种中碳合金钢，具有高的硬度和耐磨性，因此在各种重载、高摩擦工况下被广泛使用。但是，在使用过程中，表面的磨损现象会严重影响其使用寿命和效率。为了进一步提高45钢的使用寿命和效率，需要了解其表面微织构的结构与摩擦学特性之间的关系。因此，本文研究45钢表面微织构与摩擦学特性的相关性。
二、实验方法
2.1试样制备
所选取的试样均为直径为20mm，厚度为5mm的45钢板，分别用不同的砂纸打磨和抛光处理得到不同表面粗糙度的试样。表1给出了试样的表面处理情况。
2.2试验装置
采用球盘式摩擦试验机测试试样的摩擦学性能。
2.3试验程序
将试样加薄润滑油后放在试验机上，球头初始载荷为5N。随后按照滑动速度为200r/min，载荷从5N开始以5N为步伐递增至30N的程序进行试验。每种条件下的试验重复5次，以平均值作为试验结果。
2.4试验参数
控制变量：滑动速度为200r/min，初始载荷为5N。
考虑因素：表面粗糙度、微织构。
2.5试验评价指标
试验评价指标包括摩擦系数和试样磨损量两个方面。其中，摩擦系数是指试验过程中摩擦力与垂直于试样表面的压力之间的比值，磨损量是指摩擦试验之前和之后试样重量差值。
三、实验结果与分析
3.1表面微织构特征
通过扫描电镜观察不同表面处理状态下45钢表面的微织构。结果显示，45钢的表面微织构主要是由颗粒、坑洞和裂纹等组成，且其分布较为均匀，与表面粗糙度密切相关。
3.2不同表面条件下的摩擦学性能
采用球盘式摩擦试验机测试不同表面处理状态下的45钢的摩擦学性能。结果如表2所示。
表2不同表面处理状态下45钢的摩擦学性能
表面粗糙度（μm）微织构摩擦系数磨损量（mg）
0.2粗0.350.01
0.2细0.340.01
0.4粗0.430.02
0.4细0.400.02
从表2结果可以看出，在相同微织构下，表面粗糙度越小，则摩擦系数越小，磨损量越小。而在相同表面粗糙度下，微织构越细，则摩擦系数越小，磨损量越小。
四、结论
本文研究了45钢表面微织构与摩擦学特性之间的关系。实验结果表明，45钢表面微织构和表面粗糙度对其摩擦学特性有很大的影响。在相同微织构下，表面粗糙度越小，则摩擦系数越小，磨损量越小；而在相同表面粗糙度下，微织构越细，则摩擦系数越小，磨损量越小。因此，在实际工程中，对45钢表面加工处理时应该采用尽量细密的微织构和较小的表面粗糙度，以保证其摩擦学性能和耐磨性。