材料摩擦實驗的相變微結構變化分析顯微鏡
摩擦過程材料的相變
相變是材料微結構變化的另一種形式。材料的塑性流變由材
料的強度和所受到的載荷確定。而材料的相變的可能性，需用體
系的熱力學勢來判斷，相變的進程用動力學方法分析。
摩擦學“白層”
“白層”是摩擦過程中材料相和微結構變化的一種形式，因難
于被腐蝕劑刻蝕，金相觀察為白色層而得名。一般認為它是摩擦
表面二次組織形成帶來的一種典型強化效應，具有很高的硬度，良
微觀組織的推測：(1)隱針馬氏體；(2)奧氏體一馬氏體；(3)由于
同外界的作用，金屬表面被氧氮富化；(4)潤滑劑中存在有碳、表
面碳化物富集。用x射線、電子顯微鏡等方法證實，白層是一種
復雜的多相的高彌散組織，含有奧氏體、馬氏體和碳化物。
分析認為導致白層形成的因素有摩擦熱、塑性變形、熱一機械
共同作用、再結晶、遷移和化學反應。但目前尚不能給出形成
白層的臨界條件。白層會提高材料的耐磨性，卻大幅度降低疲勞
強度，造成這種差異的原因還不清楚。
摩擦熱導致“白層”的觀點認為，在機械沖擊脈沖作用下產生
的能量。以高速轉變成熱量，在摩擦中形成點熱源，在表面微區內
造成淬火與回火效應。高速的力學和熱學作用，如噴丸強化、激光
淬火、淬火鋼磨削加工和電火花加工等均會產生“白層”。
熱力學可分析認為，金屬干摩擦時，表面往往受到力和熱的脈
沖作用，它有助于金屬活化層中組織轉變和相變高速進行。摩擦
時陜速的組織轉變和相變發生的條件是：(1)接觸區的加熱溫度超
過轉變所需的臨界溫度；(2)在塑性變形時的相變臨界點可能發生
明顯的變化；(3)與新相的形成有關的過程進行速度取決于表層的
溫度梯度；(4)摩擦時的相變可能以微擴散的方式進行。
從材料組織學角度看，白層是一個奧氏體一馬氏體偽平衡系統。
由于晶體常數的差異形成馬氏體時二次奧氏體的點陣發生強烈的畸變
，導致白層具有極高的硬度。摩擦時相和組織的轉變取決于材料性能
，宏觀和微觀形貌，機械脈沖的大小，接觸點存在時問等因素。柳巴
爾斯基等研究了滑動速度對摩擦相變及完成程度的影響
