Page 24 - 摩擦学学报2025年第10期

第 10 期 程建国, 等: 1种高速钢轧辊材料高温氧化与摩擦磨损行为研究 1421

和碳化物为主. 样品表面晶粒分布均匀，晶粒细小. 结 2.2 氧化动力学分析
合EDS(Energy Disperse Spectroscoy)分析，高速钢表面 图3所示为高速钢样品在恒温氧化和循环氧化条

的碳化物以黑色块状的富V的VC，呈鱼骨状的富Cr 件下的氧化动力学拟合曲线及其拟合函数. 可以看
和Mo的Cr C 、Mo C为主，其中Cr C 和Mo C通常聚 出，在2种条件下氧化动力学均符合抛物线规律，表明
2
2
7 3
7 3
[27]
合在一起 . 高速钢优异的性能得益于这些碳化物的 其氧化速率由离子扩散过程控制. 因为每次循环加热
存在，因碳化物具有高硬度和良好抗磨性，使高速钢 时间为5 min，则循环120次时加热时间刚好为10 h. 恒
具有高硬度和优异的耐磨性，更能适应苛刻的生产加 温氧化和循环氧化速率计算结果列于表2中，可以看
工环境和较为精细的加工过程. 但是碳化物同时也降 出循环氧化速率远高于恒温氧化速率，循环过程中氧
低了高速钢的延展性，使高速钢更容易发生热疲劳. 化过程加快.

(a) -Fe solution
-VC
-Cr 7 O 3
-Mo 2 C
Intensity/a.u.

20 30 40 50 60 70 80 90
2θ/(°)
(b)

VC
C V Fe

Cr 7 C 3 /Mo 2 C

40 μm
Cr Mo Mn

Fig. 2 Phase composition and microstructure of high speed steel sample before oxidation experiment:
(a) XRD; (b) SEM micrographs
图 2 氧化试验前高速钢样品的物相组成和显微组织：(a) XRD；(b) SEM照片

0.7 (a) 1.8 (b)
Oxidative gain per unit area/(Δmg/cm 2 ) 0.5 Oxidative gain per unit area/(Δmg/cm 2 ) 1.2
1.6
0.6
1.4
1.0
0.4
0.8
0.6
0.3
0.4
0.2
0.2
2
−5 2
0.0
R =0.9902
R =0.9978
2
2
0.1
80
100
60
20
40
6
4
8
0 2 y=0.10332+0.08757x-0.00329x 10 −0.2 0 y=0.00673+0.01576x-1.749×10 x 120
Time/h Cycle times
Fig. 3 Oxidation kinetics curves of high speed steel samples at 600 ℃: (a) isothermal oxidation; (b) cyclic oxidation.
图 3 高速钢样品在600 ℃下的氧化动力学曲线：(a) 恒温氧化；(b) 循环氧化