鋼的表面涂覆碳化物后的耐磨性之所以顯著提高,主要取決于覆層的摩擦學(xué)特性。本文采用改進的液態(tài)擴散法,使試驗用鋼獲得碳化釩覆層。采用銷/盤磨損試驗,系統(tǒng)地測定了不伺配副在不同載荷下非潤滑滑動磨損的磨損率和摩擦系數(shù)。結(jié)果表明,碳化釩涂覆工具鋼的起始高磨損率階段甚短,在覆層失效前保持遠低于淬火回火狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)磨損率。其中銷/盤都有碳化釩覆層的配副磨損率低,而淬火回火態(tài)高。試驗配副的磨損率K與接觸正應(yīng)力σ均服從K=Aσ~n關(guān)系。涂覆碳化釩材料的摩擦系數(shù)顯著低于淬火回火鋼。磨損表面的SEM分析表明,試驗用鋼涂覆碳化釩、淬火回火狀態(tài)的非潤滑滑動磨損具有不同的分層磨損機理。

分別以BET粒度為0.15μm和0.23μm的碳化鎢粉末與鈷濕磨壓制制備成WC-90%Co試樣條,分別以Fsss粒度為1.0μm和1.5μm的碳化釩粉末與鈷濕磨壓制制備成VC-95%Co試樣條。將以上四種試樣條分別于1 100、1 150、1 200℃進行真空燒結(jié),將燒結(jié)后的試樣條研磨拋光后采用X衍射儀和掃描電鏡研究碳化鎢和碳化釩在固相鈷中的固溶情況。研究結(jié)果表明:兩種粒度的WC均于1 150℃逐漸溶解到Co中形成γ-固溶體,其固溶度隨溫度升高而增大,1 200℃固溶完全;兩種粒度的VC粉末于1 100℃逐漸溶解到Co中形成γ-固溶體,1 150℃固溶完全。

通過對試樣進行深度腐蝕,利用掃描電鏡研究不同碳含量的V9Cr5Mo2高速鋼中碳化物的三維形貌,并進一步討論了碳化物的形態(tài)與合金凝固結(jié)晶過程的關(guān)系。結(jié)果表明,V9Cr5Mo2高速鋼中碳化物主要由VC及以鉻、鉬為主的復(fù)合碳化物組成;共晶VC為枝晶狀,先析出VC為不規(guī)則塊狀、開花狀、卵石堆積狀及團球狀;以鉻為主的復(fù)合碳化物為曲面板條狀;富鉬復(fù)合碳化物為魚骨狀。合金中含碳量1.6%時,碳化釩主要為共晶VC;碳含量為2.5%時,VC主要為大量共晶VC及部分不規(guī)則團塊狀、開花狀的初生VC;碳含量為3.2%及4.2%時,VC為大量初生VC。隨著含碳量的增加,VC的形態(tài)也由卵石堆積狀向分散分布的團球狀轉(zhuǎn)變。

以工業(yè)級V2O5和碳黑為原料，添加少量Fe粉為燒結(jié)助劑，經(jīng)過混料，壓制成塊然后進行燒結(jié)，碳氮化同時反應(yīng)后制得高氮含量的致密化氮化釩合金。并利用XRD衍射儀，氧氮分析儀和密度測試等著重研究了反應(yīng)溫度對制備樣品的相組成及其組成成分和塊體密度的影響。結(jié)果表明：產(chǎn)品的氮含量在1100～1250℃溫度范圍內(nèi)隨著反應(yīng)溫度的升高而降低，而合金塊體密度一直增大。