Page 28 - 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 1425

(a) (b)

M 7 C 3 /M 2 C
MC
Cracks
10 μm 10 μm

(c) (d)

Mosaic screen
1.42 μm
Mosaic screen 1.61 μm
Oxide layer

Cracks
Oxide layer

Matrix 10 μm Matrix 10 μm

(e) (f) 2.68 μm
Mosaic screen
Mosaic screen 2.02 μm
Cracks
CaCO 3
Oxide layer
Oxide layer

10 μm 10 μm
Matrix Matrix

Fig. 7 SEM micrographs of the section of HSS after oxidation: (a, c, e) isothermal oxidation 1 h, 5 h and
10 h; (b, d, f) cyclic oxidation 12 times, 60 times and 120 times.
图 7 高速钢氧化后的截面的SEM照片：(a, c, e)分别为恒温氧化1、5、10 h；(b, d, f)循环12、60、120次

察到犁沟和磨粒，表明高速钢销和Q235钢盘相对摩擦 [图12(a)]，与高速钢销一致. Q235钢的成分以Fe、C、
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时存在磨粒磨损. 这些犁沟主要集中在基体和氧化层 Si和Mn元素 为主，不含V、Cr和Mo等元素，磨损表
上，碳化物表面则没有犁沟，这是因为高速钢中存在 面的V O 与VC、Cr C 和Mo C应来自于高速钢销. SEM
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的高硬度碳化物可以抵御滑动过程中的显微切削，减 显示Q235磨损表面可以分为3个区域，分别是摩擦
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轻滑动造成的磨损 ，摩擦过程中不易在其表面形成 层、磨屑区域和氧化区域[图12(b)]，摩擦层中富集了
犁沟，但是碳化物在犁削和应力的作用下会产生脆性 V和Cr元素[图12(b)]；由于高速钢的硬度比Q235钢的
[30]
碎裂和脱落 ，产生大量的磨粒，从而加剧高速钢整 硬度大很多，所以在Q235配副上留下了较宽的磨痕.
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体的磨粒磨损 . 高速钢销表面大量的剥落坑[图11(b)] 结合Q235表面XRD与EDS-mapping图，发现在摩擦测
也证实了磨粒磨损(碳化物脱落并划伤摩擦表面). 试过程中高速钢销中的物质转移到了Q235盘上. 说明
Q235钢盘摩擦测试后磨损表面成分和形貌如图12 在摩擦过程中高速钢销上的氧化膜(V O 等)和磨屑
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所示. XRD结果显示摩擦测试后Q235钢盘表面产物为 (碳化物)转移到了Q235钢盘上，并形成了摩擦层. 摩
Fe O 、Fe O 、V O 、Fe以及VC、Cr C 和Mo C碳化物 擦层可以有效阻碍高速钢销和Q235钢盘的直接接触，
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