Page 32 - 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 1429

Pin 1 314 ♣ ♣-Fe 2 O 3 表面产生大量的CaCO ；由于CaCO 的存在和热应力
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226 Disk ♥-Fe 3 O 4 等原因，导致氧化层开裂，最终形成较大的裂缝.
♣ ♥ ♣ 292 409 ³-V 2 O 5 d. 高速钢摩擦磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨
Intensity/a.u. ♦ 526 ♥ 668 损和黏着磨损，其配副在摩擦过程中出现负磨损现
象，这归因于摩擦过程中发生了材料转移；材料转移

♣ ♥ ♣ ♥ ♣ 一定程度上降低了高速钢和配副的摩擦和磨损.
♦
参 考 文 献
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 [ 1 ] Deng G Y, Tieu A K, Su L H, et al. Characterizing deformation
Raman shift/10 cm −1
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behaviour of an oxidized high speed steel: Effects of
Fig. 14 Raman spectra of HSS pin and Q235 steel disc
nanoindentation depth, friction and oxide scale porosity[J].
图 14 高速钢销和Q235钢盘的拉曼图谱
International Journal of Mechanical Sciences, 2019, 155(4):
267–285. doi: 10.1016/j.ijmecsci.2019.02.043.
400

Isothermal oxidation 1 h ♣-Fe 2 O 3 [ 2 ] Yao Chengwu, Huang Jian, Wu Yixiong. Application status of laser
350 Friction 1 h ♥-Fe 3 O 4 hardening and repairing technology on roller surface[J]. Hot
300 ³-V 2 O 5 Working Technology, 2007, 36(8): 69–72,77 (in Chinese) [姚成武,
Intensity/a.u. 250 黄坚, 吴毅雄. 轧辊表面激光强化与修复技术的应用现状[J]. 热加
200
工 工 艺 , 2007, 36(8): 69–72,77]. doi: 10.3969/j.issn.1001-3814.
150 2007.08.023.
100 [ 3 ] Gong Kailing, Gong Shilu, Liu Hongtu, et al. Recent Development
50 of Application of High Speed Steel Roll[J]. Steel Rolling, 2018(35):
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 94–96 (in Chinese) [宫开令, 宫世禄, 刘宏图等. 高速钢轧辊应用
Ramsn shift/10 cm −1
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及研制技术的最新进展[J]. 轧钢, 2018(35): 94–96].
Fig. 15 Raman spectrum of high speed steel after isothermal [ 4 ] Arreola-Villa S A, Vergara-Hernández H J, Solorio-Diáz G, et al.
oxidation 1 h and friction 1 h
Kinetic study of oxide growth at high temperature in low carbon
图 15 高速钢恒温氧化1 h和摩擦1 h的拉曼图谱
steel[J]. Metals, 2022, 12(1): 147. doi: 10.3390/met12010147.
[ 5 ] Ma Zhizuo, Zhang Yongzhen, Wei Shizhong, et al. Impact wear and
1 h后的拉曼图谱. 可以看出，两者产物基本相同，均
wear mechanism study of high vanadium high speed steel[J].
为Fe O 、Fe O 和V O ，但是恒温氧化1 h后的氧化产 Tribology, 2006, 26(2): 169–173 (in Chinese) [马陟祚, 张永振, 魏
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物主要为Fe O ，而摩擦产物以Fe O 为主. 其原因可 世忠, 等. 高钒高速钢冲击磨损性能与机理的研究[J]. 摩擦学学
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能是在恒温氧化过程中，样品完全暴露在空气中，氧 报, 2006, 26(2): 169–173]. doi: 10.3321/j.issn:1004-0595.2006.02.
分压高，故而表面生成了Fe O ；而在摩擦过程初期， 016.
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高速钢销表面产生的脆性Fe O 脱落或被磨掉，黏附 [ 6 ] Xu Liujie, Wei Shizhong, Xing Jiandong, et al. Effect of hardness
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在对偶盘上，同时在摩擦过程中，由于高速钢销始终 and impact toughness on wear stability of high-vanadium high-speed
steel[J]. Tribology, 2006, 26(4): 377–381 (in Chinese) [徐流杰, 魏
与对偶盘接触，且表面积较小，造成销处氧分压低，更
世忠, 邢建东, 等. 硬度及冲击韧性对高钒高速钢磨损稳定性的影
易形成Fe O . 后续将以高速钢为盘材料，考察其摩擦
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响[J]. 摩擦学学报, 2006, 26(4): 377–381]. doi: 10.3321/j.issn:1004-
学性能，并通过分析其氧化层成分、结构和厚度等进
0595.2006.04.018.
一步探讨摩擦与氧化之间的交互作用. [ 7 ] Wei Yonghui, Zhang Yongzhen, Chen Yue. Dry sliding friction and
wear of high-speed steel/45 steel tribo-pair under direct current
4 结论 steady magnetic field[J]. Tribology, 2010, 30(4): 399–403 (in
a. 高速钢样品在恒温氧化和循环氧化过程中，氧 Chinese) [魏永辉, 张永振, 陈跃. 直流稳恒磁场下高速钢/45#钢环
干滑动摩擦磨损特性研究[J]. 摩擦学学报, 2010, 30(4): 399–403].
化动力学曲线均符合抛物线规律；同时，循环氧化速
[ 8 ] Park J W, Lee H C, Lee S. Composition, microstructure, hardness,
率大于恒温氧化速率.
and wear properties of high-speed steel rolls[J]. Metallurgical and
b. 高速钢样品在600 ℃恒温氧化初期，VC氧化程
Materials Transactions A, 1999, 30(2): 399–409. doi: 10.1007/
度较高；其次是Fe基体，而Cr C 和Mo C基本上未氧化. s11661-999-0329-9.
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c. 高速钢样品在600 ℃循环氧化过程中，氧化层 [ 9 ] Deng G Y, Zhu Q, Tieu K, et al. Evolution of microstructure,