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高速钢主要由碳化物、残留奥氏体、马氏体组成。碳化物作为硬质相是提高高速钢轧辊耐磨性和力学性能的主要影响因素之一。本文以高钨高速钢、高钼高速钢、高钒高速钢为研究对象,分别探讨了M6C、M2C、MC三种碳化物在三种高速钢中的形态、分布、大小及其与基体组织的晶体学位向关系,进而研究了碳化物对三种高速钢磨粒磨损性能的影响,得到主要结论如下。 高钨高速钢中共晶M6C型碳化物形态为碳化物壁包裹的中间被十字碳化物板分割成四份的等距片状,即鱼骨状,分布在铸态高速钢晶界处。共晶M6C型碳化物周围被一层成份有别于基体的过渡区域所包裹,热处理对共晶M6C型碳化物的形态与分布影响较小。退火后,高速钢基体上析出少量颗粒状M6C型碳化物,而回火促使大量颗粒状M6C型碳化物在晶界处析出,少量分布在晶内。颗粒状M6C型碳化物形态是正十四面体。共晶M6C型碳化物与周边基体晶面位向关系为,铸态时为(110)α-Fe//(111)M6C与(110)α-Fe//(422)M6C。回火后存在(020)α-Fe//(111)M6C,(013)α-Fe与(111)M6C近似平行。(101)α-Fe与(133)M6C晶面共格。共晶M6C型碳化物与颗粒状M6C型碳化物在(202)晶面共格。 高钼高速钢中共晶M2C型碳化物形态是片状。通常几片共晶M2C型碳化物平行等距分布在铸态高速钢晶界处。共晶M2C型碳化物周围被一层成份有别于基体的过渡区域所包裹,热处理对共晶M2C型碳化物的形态与分布影响较小。颗粒状M2C型碳化物呈球形或四方形,出现在退火后的高速钢基体上,淬火与回火对颗粒状M2C型碳化物数量影响较小,颗粒状M2C型碳化物在晶界与晶粒内部均有分布。共晶M2C型碳化物与基体存在一定位向关系,铸态时为(211)M2C//(011)α-Fe,(022)M2C//(200)α-Fe。另外(211)M2C与(011)α-Fe晶面共格。颗粒状M2C型碳化物与基体存在(101)M2C//(002)α-Fe,(011)M2C//(211)α-Fe的位向关系。 高钒高速钢中共晶MC型碳化物的形态是圆滑的球形,分布在铸态高速钢晶界处,周边不存在类似M6C、M2C型碳化物的过渡区域,热处理对共晶MC型碳化物的形态与分布影响较小。颗粒状MC型碳化物的形态是球形,大量出现在淬火后的高速钢基体中,且均匀分布在晶界与晶内。MC型碳化物与基体组织的晶面位向关系为(230)MC与(011)α-Fe共格。 磨粒磨损实验结果表明,高钒高速钢基体上分布着大量高硬度球形颗粒状MC型碳化物,所以高钒高速钢抗磨能力比高钨、高钼高速钢高出3倍以上。由于共晶M2C型碳化物硬度比M6C型碳化物高200—500HV,高钼高速钢在大载荷大磨粒磨损条件下抗磨损能力是高钨高速钢的1.2倍。高钼高速钢基体中颗粒状M2C型碳化物的体积含量比颗粒状M6C型碳化物少,高钼高速钢在小载荷小磨粒磨损条件下磨损能力是高钨高速钢的0.8倍。