Page 23 - 摩擦学学报2025年第10期

1420 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

Operationg of rolling Hear treatment

Dry atmosphere
or
weat atmosphere
HSS
Φ15 mm × 10 mm
HSS roll

Muffle
Sliding friction treatment

HSS
Mill bar Φ5 mm × 12.5 mm
Q235 steel
Φ24 mm × 8 mm

Fig. 1 Schematic diagram of high temperature oxidation and friction experiment of high speed steel material
图 1 高速钢高温氧化及摩擦磨损试验示意图

表 1 高速钢样品的主要化学成分
Table 1 The main chemical composition of HSS sample
Parameter Fe V Cr Mo Mn C
Atomic fraction/% 74.40 2.66 2.64 4.55 0.84 14.91

入箱式加热炉(KSL-1100，合肥科晶材料技术有限公 量法计算，其公式为
司)中进行氧化处理，氧化温度为600 ℃. 其中恒温氧 ∆m
δ m = (1)
化加热时间为10 h，并分别在氧化时间为0.5、1、2、5、 FL
10 h时留样并观察分析. 循环氧化试验首先在600 ℃ 式中：δ 为磨损率，单位为g/(N·m)；∆m为质量损失，单
m
保温5 min，然后置于冷却水(兰州自来水厂)中冷却至 位为g；F为载荷，单位为N；L为滑动距离，单位为m.
室温；再在600 ℃下保温5 min后冷却，加热再水冷至 而Q235钢圆盘的磨损率采用体积法计算，公式为
室温为1个循环，共计进行120次氧化循环，分别在循 ∆V
δ V = (2)
环1、6、12、24、40、60、120次进行留样并观察分析. 用 FL
3
精度为0.1 mg的电子分析天平(AUY120, Shimadzu 式中：δ 为磨损率，单位为cm /(N·m)；∆V为磨损体积，
V
3
Corp., Japan)进行称量，并使用X射线衍射仪(PANaly- 单位为cm ；F为载荷，单位为N；L为滑动距离，单位为m.
tical B.V, Holland)和扫描电子显微镜(Thermo Fisher 其中磨损体积通过三维轮廓仪(KLA-Tencor, USA)计
Scientific, Waltham, MA, USA)对样品表面和横截面 算，本文中所报道的摩擦系数和磨损率为至少2次试
的显微组织进行观察. 采用渐进式划痕试验机[Anton 验的平均值. 对摩擦试验后样品使用X射线衍射仪
Paar RST3, Anton Paar (shanghai) Trading Co Ltd]考察 (PANalytical B.V, Holland)、拉曼光谱仪(LabRAM HR
氧化膜的力学性能，其载荷为1~100 N，滑动距离为5 mm. Evolution, HORIBA, France)和扫描电子显微镜(Ther-
高温摩擦试验在UMT-3高温摩擦磨损试验机 mo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)进行观察分析.
(Bruker Corp, USA)中进行，摩擦副为高速钢销( Φ5 mm×
12.5 mm，硬度约700 HV)和Q235钢盘( Φ24 mm×8 mm， 2 试验结果
硬度约为188 HV)，摩擦试验条件为温度600 ℃，转速 2.1 未氧化前高速钢样品成分和显微组织分析
200 r/min，载荷10 N，旋转半径5 mm，摩擦时间1 h. 摩 氧化试验前高速钢样品的成分和显微组织如图2
擦系数由摩擦试验机给出，高速钢销的磨损率采用质 所示. XRD结果表明该高速钢样品主要以Fe基固溶体