Abstract This article aims to investigate tribological properties of a surface modified by laser texturing under full oil lubrication as well as the effect of laser texturing on the abrasion resistance properties. Laser texturing was carried out to fabricate a spherical bulge texture on the surface of GCr15 bearing steel using an SPI fiber laser. Rriction and wear tests were performed to simulate the actual situation of sliding friction under full oil lubrication. Mechanical properties of the micro bulge and substrate region were detected and analyzed using an optical microscope, microhardness tester, and residual stress detector. Friction and wear tests showed that under full oil lubrication, the friction coefficient (FC) of bulge-textured samples is positively correlated with texture density. Compared with a smooth sample, the FC of the sample with 50.2% texture density decreased by 64.4%. The sample with 28.2% texture density had a minimal wear volume (1.35 × 108 μm3), which was diminished by 87.6% versus the smooth sample. The microstructure of the heat-affected zone is transformed into austenite by a large amount of heat and finally became acicular martensite when cooled. The microhardness of the bulge was increased to 419 and 331% of that of the substrate in vertical and radial directions, respectively. In addition, the surface of the micro bulge mainly revealed 20–35 MPa of residual tensile stress. The research proved that the surface wear resistance and antifriction effect of the sliding friction pair can be greatly improved by laser texturing, which shows favorable prospects for engineering applications such as bearings, guide rails, and mold formation.

中文翻译：

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全油润滑下激光微凸起纹理表面的摩擦学行为及耐磨机理

摘要 本文旨在研究全油润滑下激光纹理改性表面的摩擦学性能以及激光纹理对耐磨性能的影响。使用SPI光纤激光器进行激光纹理化以在GCr15轴承钢表面制造球形凸起纹理。进行了摩擦磨损试验，以模拟全油润滑下滑动摩擦的实际情况。使用光学显微镜、显微硬度计和残余应力检测仪检测和分析微凸起和基板区域的机械性能。摩擦磨损试验表明，在全油润滑下，凸起纹理样品的摩擦系数（FC）与纹理密度呈正相关。与光滑样本相比，纹理密度为 50.2% 的样品的 FC 降低了 64.4%。纹理密度为 28.2% 的样品具有最小的磨损体积 (1.35 × 108 μm3)，与光滑样品相比减少了 87.6%。热影响区的显微组织在大量热量的作用下转变为奥氏体，最后冷却成为针状马氏体。凸起的显微硬度在垂直和径向分别增加到基体显微硬度的 419% 和 331%。此外，微凸起的表面主要显示20-35 MPa的残余拉应力。研究证明，激光毛化可以大大提高滑动摩擦副的表面耐磨性和减摩效果，在轴承、导轨、模具成型等工程应用中显示出良好的前景。2% 纹理密度降低了 64.4%。纹理密度为 28.2% 的样品具有最小的磨损体积 (1.35 × 108 μm3)，与光滑样品相比减少了 87.6%。热影响区的显微组织在大量热量的作用下转变为奥氏体，最后冷却成为针状马氏体。凸起的显微硬度在垂直和径向分别增加到基体显微硬度的 419% 和 331%。此外，微凸起的表面主要显示20-35 MPa的残余拉应力。研究证明，激光毛化可以大大提高滑动摩擦副的表面耐磨性和减摩效果，在轴承、导轨、模具成型等工程应用中显示出良好的前景。2% 纹理密度降低了 64.4%。纹理密度为 28.2% 的样品具有最小的磨损体积 (1.35 × 108 μm3)，与光滑样品相比减少了 87.6%。热影响区的显微组织在大量热量的作用下转变为奥氏体，最后冷却成为针状马氏体。凸起的显微硬度在垂直和径向分别增加到基体显微硬度的 419% 和 331%。此外，微凸起的表面主要显示20-35 MPa的残余拉应力。研究证明，激光毛化可以大大提高滑动摩擦副的表面耐磨性和减摩效果，在轴承、导轨、模具成型等工程应用中显示出良好的前景。4%。纹理密度为 28.2% 的样品具有最小的磨损体积 (1.35 × 108 μm3)，与光滑样品相比减少了 87.6%。热影响区的显微组织在大量热量的作用下转变为奥氏体，最后冷却成为针状马氏体。凸起的显微硬度在垂直和径向分别增加到基体显微硬度的 419% 和 331%。此外，微凸起的表面主要显示20-35 MPa的残余拉应力。研究证明，激光毛化可以大大提高滑动摩擦副的表面耐磨性和减摩效果，在轴承、导轨、模具成型等工程应用中显示出良好的前景。4%。纹理密度为 28.2% 的样品具有最小的磨损体积 (1.35 × 108 μm3)，与光滑样品相比减少了 87.6%。热影响区的显微组织在大量热量的作用下转变为奥氏体，最后冷却成为针状马氏体。凸起的显微硬度在垂直和径向分别增加到基体显微硬度的 419% 和 331%。此外，微凸起的表面主要显示20-35 MPa的残余拉应力。研究证明，激光毛化可以大大提高滑动摩擦副的表面耐磨性和减摩效果，在轴承、导轨、模具成型等工程应用中显示出良好的前景。35 × 108 μm3)，与光滑样品相比减少了 87.6%。热影响区的显微组织在大量热量的作用下转变为奥氏体，最后冷却成为针状马氏体。凸起的显微硬度在垂直和径向分别增加到基体显微硬度的 419% 和 331%。此外，微凸起的表面主要显示20-35 MPa的残余拉应力。研究证明，激光毛化可以大大提高滑动摩擦副的表面耐磨性和减摩效果，在轴承、导轨、模具成型等工程应用中显示出良好的前景。35 × 108 μm3)，与光滑样品相比减少了 87.6%。热影响区的显微组织在大量热量的作用下转变为奥氏体，最后冷却成为针状马氏体。凸起的显微硬度在垂直和径向分别增加到基体显微硬度的 419% 和 331%。此外，微凸起的表面主要显示20-35 MPa的残余拉应力。研究证明，激光毛化可以大大提高滑动摩擦副的表面耐磨性和减摩效果，在轴承、导轨、模具成型等工程应用中显示出良好的前景。热影响区的显微组织在大量热量的作用下转变为奥氏体，最后冷却成为针状马氏体。凸起的显微硬度在垂直和径向分别增加到基体显微硬度的 419% 和 331%。此外，微凸起的表面主要显示20-35 MPa的残余拉应力。研究证明，激光毛化可以大大提高滑动摩擦副的表面耐磨性和减摩效果，在轴承、导轨、模具成型等工程应用中显示出良好的前景。热影响区的显微组织在大量热量的作用下转变为奥氏体，最后冷却成为针状马氏体。凸起的显微硬度在垂直和径向分别增加到基体显微硬度的 419% 和 331%。此外，微凸起的表面主要显示20-35 MPa的残余拉应力。研究证明，激光毛化可以大大提高滑动摩擦副的表面耐磨性和减摩效果，在轴承、导轨、模具成型等工程应用中显示出良好的前景。分别。此外，微凸起的表面主要显示20-35 MPa的残余拉应力。研究证明，激光毛化可以大大提高滑动摩擦副的表面耐磨性和减摩效果，在轴承、导轨、模具成型等工程应用中显示出良好的前景。分别。此外，微凸起的表面主要显示20-35 MPa的残余拉应力。研究证明，激光毛化可以大大提高滑动摩擦副的表面耐磨性和减摩效果，在轴承、导轨、模具成型等工程应用中显示出良好的前景。