1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1試樣及組成
試驗(yàn)所選用的材料為高釩高速鋼( V9)和高鉻鑄鐵( Cr26)，其主要化學(xué)成分（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)）及機(jī)械性能見(jiàn)表1．
高釩高速鋼根據(jù)有關(guān)研究成果用1000℃淬火（空冷）和530℃回火（空冷）工藝進(jìn)行熱處理，其組織為釩碳化物+少量鉻鉬復(fù)合碳化物+馬氏體+殘余奧氏體[見(jiàn)圖1(a)]．對(duì)比材料高鉻鑄鐵的熱處理工藝為1 000℃淬火（空冷）和450℃回火（空冷），其組織為鉻碳化物+馬氏體+殘余奧氏體。
采用HR-150A型洛氏硬度計(jì)測(cè)定試樣的硬度．沖擊韌性采用JB-300B型沖擊試驗(yàn)機(jī)測(cè)定，其尺寸為20 mm×20 mm×110mm，無(wú)缺口．
1.2沖擊磨損試驗(yàn)
采用河南省耐磨材料工程技術(shù)研究中心自行研制的WM-1型沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)，其結(jié)構(gòu)原理及其試樣的夾具如圖2所示，該裝置主要由動(dòng)力輸送機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)子體、試樣夾具及封閉沖擊磨損腔等部分組成，試樣通過(guò)側(cè)面活動(dòng)式密封窗口拆卸，該試驗(yàn)機(jī)1次安裝V9和Cr26試樣各3根，以保證試驗(yàn)工況一致，
試樣在主軸及轉(zhuǎn)子帶動(dòng)下以2 840 r/min的高速旋轉(zhuǎn)，試樣端部最大線速度為42 m/s，大體相當(dāng)于中速反擊式破碎機(jī)的工作速度，磨料選用鵝卵石，顯微硬度為1237HV左右，進(jìn)入沖擊磨損腔時(shí)其直徑為25 mm左右，受到試樣的猛擊而破碎，出料顆粒直徑小于5 mm.
將6根試樣(2種試樣各3根)同時(shí)安裝在沖擊磨損試驗(yàn)機(jī)上，用10 kg鵝卵石預(yù)磨，然后取下清洗、烘干，用精度為0. 01 g的JA12002型電子天平（下同）稱量其磨損質(zhì)量損失；再將其重新安裝在試驗(yàn)機(jī)上用30 kg鵝卵石正磨，取下后清洗、烘干、稱量，算出磨損量；重復(fù)操作2次，得出每種試樣每破碎30 kg鵝卵石時(shí)的平均磨損量，
采用Jeol-5610LV型掃描電子顯微鏡(SEM)觀察磨損表面及亞表層形貌，進(jìn)而分析其磨損機(jī)理．
2、結(jié)果及分析
2.1 沖擊磨損性能
表2列出了V9和Cr26每破碎30 kg鵝卵石的平均磨損質(zhì)量損失，可以看出，高釩高速鋼V9耐磨性為高鉻鑄鐵Cr26的3倍以上．
2.2沖擊磨損機(jī)理
圖3示出了Cr26和V9經(jīng)鵝卵石顆粒沖擊磨損試驗(yàn)后的磨損表面形貌SEM照片．可以看出，試樣表面存在大量短程顯微切削痕跡和沖擊剝落坑，
對(duì)比圖3（a和b）可見(jiàn)，Cr26磨損表面的沖擊剝落坑比V9磨損表面多，且大而深，結(jié)合圖4(a)可以認(rèn)為試樣Cr26的磨損層在不斷受到?jīng)_擊下伴隨著基體的硬化，相當(dāng)數(shù)量的位錯(cuò)交結(jié)在碳化物周?chē)�，使其�?yīng)力增加，導(dǎo)致大塊碳化物上萌生裂紋，并發(fā)生碎裂而脫落，距磨損表面稍遠(yuǎn)的碳化物和基體上出現(xiàn)顯微裂紋而形成惡性循環(huán)剝落，從而加速磨損的形成。
由圖4(b)可見(jiàn)，試樣V9的磨損亞表層區(qū)域沒(méi)有出現(xiàn)碳化物碎裂，試樣V9中碳化釩(VC)的TEM像及其晶帶軸衍射斑點(diǎn)和VC中的納米微粒見(jiàn)圖5．可以看出，VC中存在尺寸約幾個(gè)納米到幾十個(gè)納米的點(diǎn)狀微粒且分布密度很高，可以認(rèn)為，在顆粒的沖擊下，V9中VC不容易開(kāi)裂，在一定程度上形成了抗磨支點(diǎn)，并對(duì)基體起到一定的保護(hù)作用．
另一方面，試樣V9的基體為馬氏體和殘余奧氏體的混合組織，圖6(a和b)分別為其基體組織中馬氏體和殘余奧氏體混合存在的衍射襯度明場(chǎng)像和用奧氏體(111)衍射斑點(diǎn)做的暗場(chǎng)像，圖6(c)為該視域的選區(qū)電子衍射像，圖中四方形的基本特征平行四邊形為馬氏體的衍射斑點(diǎn)，2個(gè)基矢量70。的基本特征平行四邊形為奧氏體的衍射斑點(diǎn)，還有其它雜散斑點(diǎn)是微小析出物造成的，可見(jiàn)奧氏體呈團(tuán)塊狀和板條狀等，內(nèi)部位錯(cuò)密度較高，馬氏體多為小竹葉狀或短板條狀，其大都成束分布，束內(nèi)取向大致相同，各束之間具有不同取向，在馬氏體條間和馬氏體束間仍有奧氏體存在，由此認(rèn)為，基體本身具有較高的抗沖擊能力，為釩的碳化物提供有效的支撐和保護(hù)作用，防止了碳化物剝落，
綜上所述，大量不易開(kāi)裂的球狀或類(lèi)球狀釩的碳化物分布在高釩高速鋼的基體上而形成抗磨支點(diǎn)，起到保護(hù)基體的作用；基體具有足夠的硬度和韌性，抗沖擊磨損能力強(qiáng)，為釩的碳化物提供有效的支撐和保護(hù)，以上兩方面共同作用，高釩高速鋼的磨損機(jī)理主要為基體在鵝卵石顆粒沖擊下，受到顯微切削而導(dǎo)致碳化物脫落，使基體受到顆粒的蠶食作用而反復(fù)進(jìn)行的磨損過(guò)程．
3、結(jié)論
a．高釩高速鋼V9的耐磨性為高鉻鑄鐵Cr26的3倍以上．
b．在顆粒的高速?zèng)_擊下，高鉻鑄鐵磨損機(jī)理主要為劃傷和碳化物裂紋導(dǎo)致的剝落；高釩高速鋼的磨損機(jī)理主要為基體在鵝卵石顆粒沖擊下而受到顯微切削，導(dǎo)致碳化物脫落，使基體受到顆粒的蠶食作用而不斷反復(fù)進(jìn)行的磨損過(guò)程．
