高钒高速钢滑动磨损性能研究

司岸恒

河南科技大学 河南省耐磨材料工程技术研究中心 471003

轧辊在轧钢生产过程中占有重要地位，但是其耗量大，磨损高而且价格昂贵。轧辊的质量，不仅直接影响其使用寿命，而且对钢材的产量和生产成本都有很大的影响。随着人们对轧材质量要求的提高，高铬铸铁已不能满足许多高精度轧机对轧辊耐磨性的要求。高钒高速钢是近些年来出现的一种新型耐磨材料，其耐磨性是高铬铸铁的3倍以上。本文主要研究高钒高速钢的滑动磨损性能，为高钒高速钢在相关行业的进一步应用提供参考数据。

1 试验方法

1.1 试验材料

高钒高速钢、高铬铸铁的成分见表1。

表1 化学成分

1.2 试验过程

试验合金采用50 k g中频感应炉熔化。所用炉料为：生铁、废钢、铬铁、钼铁等。采取加钒铁前预脱氧、在熔化后期加入钒铁和尽量减少高温停留时间等方法来提高钒元素的吸收率。出炉前加0.1%的纯铝终脱氧。出炉温度1550℃，浇注温度1450℃。采用1050℃淬火，550℃回火热处理工艺。在H R-150 A型洛氏硬度计上测量硬度，用线切割机切成20 mm×20 mm×110 mm试样,在J B-300 B冲击试验机上测试冲击韧性。磨损试验在mm-200型摩擦磨损试验机上进行，试样接触形式为环块接触，上试样为固定的块，下试样为旋转的环，材料为40 C r，磨损时间2 h，用精度0.1 m g的分析天平测试试样磨损量。

2 实验结果

2.1 金相组织

图1 高钒高速钢、高铬铸铁的金相组织

高钒高速钢、高铬铸铁的金相组织见图1。高速钢的典型组织为：V C+M+A残余，V C呈团球状、团块状、短杆状、菊花状等。高铬铸铁的典型组织为：C r7C3+M+A残余，其中碳化物主要以板条状分布于基体上。

2.2 磨损失重及耐磨性

高钒高速钢、高铬铸铁的磨损失重见表2。由表可以看出，在滑动条件下，高钒高速钢表现出良好的耐磨性，其耐磨性可以达到高铬铸铁的3倍。

表2 磨损试验结果

2.3 高钒高速钢耐磨性优良的原因

高钒高速钢、高铬铸铁基体都是马氏体及残余奥氏体，而高钒高速钢的耐磨性优于高铬铸铁主要是因为高钒高速钢组织中存在大量细小弥散分布的高硬度碳化物，可以有效地保护基体，阻止磨粒的切入，减少切入深度，抵抗磨损。而高铬铸铁碳化物主要呈板条状，在磨损过程中容易断裂，从基体上剥落，造成磨损加剧。

3 结语

在滑动磨损条件下，高钒高速钢的相对耐磨性是高铬铸铁的3倍。高钒高速钢中碳化物圆润、形状良好、分布均匀，能起到良好的耐磨骨架作用，因而具有良好的耐磨性。高钒高速钢可代替高铬铸铁，具有广阔的应用前景。

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