严酷工况下钢的氧化磨损轻微-严重磨损转变和磨损机制

氧化磨损轻微－严重磨损转变是严酷工况下钢干滑动磨损中具有共性的关键科学问题，目前国际摩擦学界对氧化磨损从轻微向严重磨损的转变和磨损机制的研究尚属空白。我们的前期工作具有开创性，提出了氧化磨损轻微－严重磨损转变及转变区的概念,并对Lim和Ashby的钢磨损图进行了修正。本项目拟研究在相对严酷的工况条件下具有不同晶体结构和不同抗氧化性钢的氧化磨损行为，系统研究这些钢在不同载荷、滑动速度和温度等条件下氧化磨损规律及轻微－严重磨损的转变；研究转变区氧化膜和基体的相互作用规律，重点研究当氧化物存在时其下面基体及显微组织的塑性变形、加工硬化和动态回复与再结晶过程及其对磨损行为的影响和作用机制。揭示在转变区的氧化磨损机制，建立相应的氧化磨损模型，完善氧化磨损理论。揭示钢在严酷工况下磨损失效的物理本质，为严酷工况条件下耐磨材料选材、工艺优化、新材料开发和磨损设计及控制提供科学依据和理论储备。

系统研究了严酷工况条件下钢的摩擦磨损行为和磨损机理。给出了典型钢材料的成分、组织及性能与氧化磨损和耐磨性的关系，以及氧化磨损轻微-严重磨损的转变规律。项目已按计划完成规定的实验任务，达到预期的目标。取得了下列创造性成果：提出了氧化磨损轻微-严重磨损转变和转变区的概念和物理模型，并认为氧化磨损轻微-严重磨损转变是严酷工况下钢铁材料磨损失效中普遍存在的具有共性的物理化学过程，揭示了钢铁材料在严酷工况下干滑动磨损失效的物理本质。提出了与当前氧化磨损理论不同的磨损机制，发现在严酷条件下氧化磨损不仅取决于氧化物层，还与基体有关。磨屑的产生不仅发生从氧化层内或氧化物层与基体界面的剥落，还会从基体内部剥落。深化了对钢铁材料干摩擦磨损和高温磨损机理的认识。阐明了目前广为采用的Lim和Ashby钢的磨损图中存在的不足，补充了氧化磨损轻微-严重磨损转变区和塑性挤出区。对目前模糊的氧化磨损概念进行了明确的界定，发现氧化磨损和氧化轻微磨损具有不同的磨损行为。