王和斌等：喷射成形含铌M3型高速钢的组织和耐磨性 333· 104m 204m ·M,C MC ■MC 沉积态M3 段态MN 锻态M3 50 60 0 80 2019 20m 20μm 图3合金显微组织及X射线衍射图谱.(a)锻态M3高速钢：(b)锻态MN高速钢：(c)X射线衍射图谱：(d)淬火MB高速钢：()淬火MN 高速钢 Fig.3 SEM images and XRD pattern:(a)as-forged M3 high speed steel:(b)as-forged MN high speed steel:(c)XRD patterns:(d)as- quenched M3 high speed steel:(e)as-quenched MN high speed steel N和400N下的磨损表面形貌.可见，载荷100N时，磨 综上分析，在载荷200N时，25~300℃条件下，高 损表面即出现大量光滑平整的氧化层（图6(a)所示）， 速钢磨损机制以磨粒磨损为主，Nb的引入，优化了MC 表明磨损机制已经转变为以氧化磨损为主.随载荷提 碳化物形态，同时使得其数量大幅增加，这些MC颗粒 升，致密氧化物增多，由于氧化层较脆，在载荷作用下 对抗磨粒磨损作用显著.因此，在低温低载荷下，磨粒 易发生破裂，如图6(b)所示，氧化层在垂直于磨痕方 磨损为主要影响因素时，喷射成形MN高速钢抗磨损 向出现大量裂纹，进而在摩擦过程中破裂和脱落.高 性能显著优于M3钢：温度升高到500℃时，氧化磨损 速钢在摩擦过程中将不断产生热量，而随着温度升高， 逐渐占主导作用，两种合金抗氧化性能接近，磨损体积 高速钢表面更易形成氧化层，在载荷作用下不断破碎， 均急剧增加，二者抗磨损性能差距减小. 从基体脱落，又不断形成，从而使得高速钢磨损体积大 3结论 幅增加.含Nb的MN钢抗氧化能力没有得到提高，但 由于MN钢中弥散分布的MC颗粒对抗磨粒磨损作用 (1)0.5%Nb的引入，使得喷射成形M3高速钢 明显，使得在高温高载荷时，喷射成形MN钢抗磨损性 中MC型碳化物析出温度升高，大量MC相先于共晶 能仍优于M3钢. 反应析出，其形态由不规则块状转变为均匀分布的独王和斌等: 喷射成形含铌 M3 型高速钢的组织和耐磨性 图 3 合金显微组织及 X 射线衍射图谱. ( a) 锻态 M3 高速钢; ( b) 锻态 MN 高速钢; ( c) X 射线衍射图谱; ( d) 淬火 M3 高速钢; ( e) 淬火 MN 高速钢 Fig． 3 SEM images and XＲD pattern: ( a) as-forged M3 high speed steel; ( b) as-forged MN high speed steel; ( c) XＲD patterns; ( d) as￾quenched M3 high speed steel; ( e) as-quenched MN high speed steel N 和400 N 下的磨损表面形貌． 可见，载荷100 N 时，磨 损表面即出现大量光滑平整的氧化层( 图 6( a) 所示) ， 表明磨损机制已经转变为以氧化磨损为主． 随载荷提 升，致密氧化物增多，由于氧化层较脆，在载荷作用下 易发生破裂，如图 6( b) 所示，氧化层在垂直于磨痕方 向出现大量裂纹，进而在摩擦过程中破裂和脱落． 高 速钢在摩擦过程中将不断产生热量，而随着温度升高， 高速钢表面更易形成氧化层，在载荷作用下不断破碎， 从基体脱落，又不断形成，从而使得高速钢磨损体积大 幅增加． 含 Nb 的 MN 钢抗氧化能力没有得到提高，但 由于 MN 钢中弥散分布的 MC 颗粒对抗磨粒磨损作用 明显，使得在高温高载荷时，喷射成形 MN 钢抗磨损性 能仍优于 M3 钢． 综上分析，在载荷 200 N 时，25 ～ 300 ℃ 条件下，高 速钢磨损机制以磨粒磨损为主，Nb 的引入，优化了 MC 碳化物形态，同时使得其数量大幅增加，这些 MC 颗粒 对抗磨粒磨损作用显著． 因此，在低温低载荷下，磨粒 磨损为主要影响因素时，喷射成形 MN 高速钢抗磨损 性能显著优于 M3 钢; 温度升高到 500 ℃ 时，氧化磨损 逐渐占主导作用，两种合金抗氧化性能接近，磨损体积 均急剧增加，二者抗磨损性能差距减小． 3 结论 ( 1) 0. 5% Nb 的引入，使得喷射成形 M3 高速钢 中 MC 型碳化物析出温度升高，大量 MC 相先于共晶 反应析出，其形态由不规则块状转变为均匀分布的独 · 333 ·