金属学报

作者：赵利媛, 李小琳, 丁然, 邓想涛, 冯浩, 李花兵, 王海丰

单位：1.西北工业大学 凝固技术全国重点实验室 西安 710072；2.天津大学 材料科学与工程学院 天津 300354；3.东北大学 材料科学与工程学院 沈阳 110819；4.东北大学 冶金学院 沈阳 110819

关键词：高氮钢,低温摩擦,磨损机制,

基金：国家重点研发计划项目(2022YFB3705300);国家自然科学基金项目(52374403);国家自然科学基金项目(U23A20613);国家自然科学基金项目(52004224);西北工业大学分析测试中心研究基金项目(2023-T-009);凝固技术国家重点实验室项目(2021-TS-10)

传统奥氏体不锈钢(ASS)由于其较低的强度和硬度，难以在低温滑动磨损工况下安全服役。为解决这一难题，本工作以高氮316LN ASS为研究对象，通过轧制和退火工艺设计并制备了未再结晶组织、异构组织以及完全再结晶组织(分别记为NG、HS和CG组织)，分析了环境温度和微观组织对高氮316LN ASS摩擦学行为和磨损机制的影响规律。结果表明，不同于NG和CG组织，HS组织因磨屑颗粒减少了磨损表面与对摩擦副的直接接触，表现出最低的摩擦系数(CoF)。随着环境温度的降低，NG、HS和CG组织的磨损率均下降，在-120 ℃时磨损率均最低。当环境温度降低至-120 ℃时，与NG和HS组织相比，CG组织表现出最低的磨损率，这是因为其低层错能诱导马氏体相变和磨损表面形成的纳米/超细晶硬化层可以有效阻止裂纹扩展，使其耐磨性能显著提升。HS组织在磨损过程中同样发生马氏体相变并且存在类似的表面硬化层，但是磨损过程中产生的磨屑颗粒充当第三体磨料进一步加剧了磨损，使其耐磨性能降低。此外，CG组织由于其优异的低温塑性变形能力，在磨损过程中展现出轻微的磨粒磨损特征。

来源：2026年第4期

《金属学报》期刊编辑部

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