高釩高速鋼滑動(dòng)磨損性能研究

司岸恒

河南科技大學(xué) 河南省耐磨材料工程技術(shù)研究中心 471003

軋輥在軋鋼生產(chǎn)過(guò)程中占有重要地位，但是其耗量大，磨損高而且價(jià)格昂貴。軋輥的質(zhì)量，不僅直接影響其使用壽命，而且對(duì)鋼材的產(chǎn)量和生產(chǎn)成本都有很大的影響。隨著人們對(duì)軋材質(zhì)量要求的提高，高鉻鑄鐵已不能滿足許多高精度軋機(jī)對(duì)軋輥耐磨性的要求。高釩高速鋼是近些年來(lái)出現(xiàn)的一種新型耐磨材料，其耐磨性是高鉻鑄鐵的3倍以上。本文主要研究高釩高速鋼的滑動(dòng)磨損性能，為高釩高速鋼在相關(guān)行業(yè)的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考數(shù)據(jù)。

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

高釩高速鋼、高鉻鑄鐵的成分見(jiàn)表1。

表1 化學(xué)成分

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)合金采用50 k g中頻感應(yīng)爐熔化。所用爐料為：生鐵、廢鋼、鉻鐵、鉬鐵等。采取加釩鐵前預(yù)脫氧、在熔化后期加入釩鐵和盡量減少高溫停留時(shí)間等方法來(lái)提高釩元素的吸收率。出爐前加0.1%的純鋁終脫氧。出爐溫度1550℃，澆注溫度1450℃。采用1050℃淬火，550℃回火熱處理工藝。在H R-150 A型洛氏硬度計(jì)上測(cè)量硬度，用線切割機(jī)切成20 mm×20 mm×110 mm試樣,在J B-300 B沖擊試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試沖擊韌性。磨損試驗(yàn)在mm-200型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試樣接觸形式為環(huán)塊接觸，上試樣為固定的塊，下試樣為旋轉(zhuǎn)的環(huán)，材料為40 C r，磨損時(shí)間2 h，用精度0.1 m g的分析天平測(cè)試試樣磨損量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 金相組織

圖1 高釩高速鋼、高鉻鑄鐵的金相組織

高釩高速鋼、高鉻鑄鐵的金相組織見(jiàn)圖1。高速鋼的典型組織為：V C+M+A殘余，V C呈團(tuán)球狀、團(tuán)塊狀、短桿狀、菊花狀等。高鉻鑄鐵的典型組織為：C r7C3+M+A殘余，其中碳化物主要以板條狀分布于基體上。

2.2 磨損失重及耐磨性

高釩高速鋼、高鉻鑄鐵的磨損失重見(jiàn)表2。由表可以看出，在滑動(dòng)條件下，高釩高速鋼表現(xiàn)出良好的耐磨性，其耐磨性可以達(dá)到高鉻鑄鐵的3倍。

表2 磨損試驗(yàn)結(jié)果

2.3 高釩高速鋼耐磨性優(yōu)良的原因

高釩高速鋼、高鉻鑄鐵基體都是馬氏體及殘余奧氏體，而高釩高速鋼的耐磨性優(yōu)于高鉻鑄鐵主要是因?yàn)楦哜C高速鋼組織中存在大量細(xì)小彌散分布的高硬度碳化物，可以有效地保護(hù)基體，阻止磨粒的切入，減少切入深度，抵抗磨損。而高鉻鑄鐵碳化物主要呈板條狀，在磨損過(guò)程中容易斷裂，從基體上剝落，造成磨損加劇。

3 結(jié)語(yǔ)

在滑動(dòng)磨損條件下，高釩高速鋼的相對(duì)耐磨性是高鉻鑄鐵的3倍。高釩高速鋼中碳化物圓潤(rùn)、形狀良好、分布均勻，能起到良好的耐磨骨架作用，因而具有良好的耐磨性。高釩高速鋼可代替高鉻鑄鐵，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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