高釩高速鋼滑動磨損性能研究

司岸恒

河南科技大學 河南省耐磨材料工程技術研究中心 471003

軋輥在軋鋼生產過程中占有重要地位，但是其耗量大，磨損高而且價格昂貴。軋輥的質量，不僅直接影響其使用壽命，而且對鋼材的產量和生產成本都有很大的影響。隨著人們對軋材質量要求的提高，高鉻鑄鐵已不能滿足許多高精度軋機對軋輥耐磨性的要求。高釩高速鋼是近些年來出現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磨損性能，為高釩高速鋼在相關行業的進一步應用提供參考數據。

1 試驗方法

1.1 試驗材料

高釩高速鋼、高鉻鑄鐵的成分見表1。

表1 化學成分

1.2 試驗過程

試驗合金采用50 k g中頻感應爐熔化。所用爐料為：生鐵、廢鋼、鉻鐵、鉬鐵等。采取加釩鐵前預脫氧、在熔化后期加入釩鐵和盡量減少高溫停留時間等方法來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型洛氏硬度計上測量硬度，用線切割機切成20 mm×20 mm×110 mm試樣,在J B-300 B沖擊試驗機上測試沖擊韌性。磨損試驗在mm-200型摩擦磨損試驗機上進行，試樣接觸形式為環塊接觸，上試樣為固定的塊，下試樣為旋轉的環，材料為40 C r，磨損時間2 h，用精度0.1 m g的分析天平測試試樣磨損量。

2 實驗結果

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圖1。高速鋼的典型組織為：V C+M+A殘余，V C呈團球狀、團塊狀、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表2。由表可以看出，在滑動條件下，高釩高速鋼表現出良好的耐磨性，其耐磨性可以達到高鉻鑄鐵的3倍。

表2 磨損試驗結果

2.3 高釩高速鋼耐磨性優良的原因

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于高鉻鑄鐵主要是因為高釩高速鋼組織中存在大量細小彌散分布的高硬度碳化物，可以有效地保護基體，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，在磨損過程中容易斷裂，從基體上剝落，造成磨損加劇。

3 結語

在滑動磨損條件下，高釩高速鋼的相對耐磨性是高鉻鑄鐵的3倍。高釩高速鋼中碳化物圓潤、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，具有廣闊的應用前景。

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