研究不同比例碳化釩(VC)顆粒取代單質(zhì)V粉加入時(shí)對(duì)粉末高速鋼致密度、顯微組織和性能的影響,分析不同燒結(jié)保溫時(shí)間條件下強(qiáng)化相組成的差異以及對(duì)材料性能的作用機(jī)理。結(jié)果表明:添加VC顆粒的比例逐漸時(shí),改善了元素V與基體之間的結(jié)合狀態(tài),有效促進(jìn)高速鋼的燒結(jié)致密化。保溫時(shí)間為90 min時(shí),添加VC顆粒的試樣組織內(nèi)部出現(xiàn)了大量的板條狀M2C型碳化物,而當(dāng)保溫時(shí)間延長(zhǎng)至120 min時(shí),高速鋼組織內(nèi)M2C碳化物分解較為完全,同時(shí)產(chǎn)生了大量細(xì)小的M6C和MC型碳化物。增大VC顆粒加入的比例有助于高速鋼力學(xué)性能的提高,在加入比例為150%、保溫時(shí)間為120 min時(shí)取得強(qiáng)度大值2597 MPa。高速鋼的硬度主要與密度和強(qiáng)化相的性質(zhì)有關(guān),該研究制備得到的高速鋼硬度基本維持在51~52 HRC左右。

準(zhǔn)確、快速地測(cè)定碳化釩中Fe、P、Ti等雜質(zhì)元素含量,對(duì)碳化釩產(chǎn)品質(zhì)量判定意義重大。試驗(yàn)采用酸溶后堿熔回渣方法溶解樣品,即先用王水溶解樣品,再過(guò)濾,濾渣及濾紙經(jīng)灰化后再用混合熔劑(碳酸鈉-硼酸)熔融。采用基體匹配法繪制校準(zhǔn)曲線消除基體效應(yīng)的影響,使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測(cè)定Fe、P、Ti。方法中Fe、P和Ti校準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999,方法檢出限分別為0.00036%、0.00082%和0.0012%。實(shí)驗(yàn)方法用于3個(gè)碳化釩實(shí)際樣品中Fe、P、Ti的測(cè)定,結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD,n=7)小于0.90%,加標(biāo)回收率為96%~103%,測(cè)定值與其他方法(Fe采用GB/T 20255.2—2006火焰原子吸收光譜法、P采用YB/T 4566.6—2016鉍磷鉬藍(lán)分光光度法、Ti采用GB/T 20255.3—2006火焰原子吸收光譜法)測(cè)定值相吻合。有效解決了碳化釩中低含量Fe、P、Ti的同時(shí)測(cè)定問(wèn)題,可用于碳化釩中0.015%~0.113%Fe、0.016%~0.046%P、0.015%~0.088%Ti的測(cè)定。

通過(guò)Gleeble-3500熱模擬機(jī)對(duì)釩(V)含量分別為0.06%和0.02%的X80管線鋼進(jìn)行了峰值溫度為1350℃和750℃的焊接熱模擬試驗(yàn),利用硬度計(jì)和光學(xué)顯微鏡(OM)分別分析了焊接熱模擬試樣硬度和試樣中馬氏體-奧氏體島狀組織(M-A)的數(shù)量、尺寸和形貌。利用透射電鏡(TEM)對(duì)母材、粗晶區(qū)和部分相變區(qū)中粒子析出進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,與0.02%含V量X80管線鋼相比,0.06%含V量的X80管線鋼由于V含量較高,在受到多道次焊接熱循環(huán)影響時(shí),部分相變區(qū)有較大量碳化釩(VC)粒子析出,明顯阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),使其強(qiáng)度明顯提高的同時(shí)脆性增大、塑性變形難以進(jìn)行,導(dǎo)致其焊接熱影響區(qū)韌性下降。

采用粉末冶金技術(shù),原位制備了碳化釩鋼結(jié)硬質(zhì)合金,采用銷盤試驗(yàn)機(jī)研究了碳化釩鋼結(jié)硬質(zhì)合金的干摩擦磨損性能,利用掃描電鏡研究了碳化釩鋼結(jié)硬質(zhì)合金的微觀組織和磨損形貌。結(jié)果表明:隨著載荷增加,碳化釩鋼結(jié)硬質(zhì)合金的磨損率增大,耐磨性下降;碳化釩鋼結(jié)硬質(zhì)合金的磨損表面呈平行于滑動(dòng)方向的溝槽,以及沿著溝槽的邊緣堆積而成山脊?fàn)睢?/p>