英国BM4钼钨系高速钢在高温下的耐磨性受哪些因素影响

# 英国BM4钼钨系高速钢在高温下的耐磨性受哪些因素影响

## 一、化学成分相关因素

### （一）碳化物形成元素

1. **钨（W）和钼（Mo）**

   - 含量：BM4高速钢中钨含量为5% - 6%，钼含量约为4% - 5%。

   - 影响机制：钨和钼是形成碳化物的重要元素。它们与碳结合形成碳化钨（WC）和碳化钼（MoC）等碳化物。这些碳化物具有高硬度、高熔点和良好的热稳定性。在高温下，碳化钨和碳化钼能够保持其晶体结构的完整性，从而有效地抵抗磨损。例如，在切削高温合金时，刀具表面的碳化钨和碳化钼颗粒可以承受来自工件材料的摩擦力，减少刀具基体的磨损。

2. **钒（V）**

   - 含量：钒在BM4高速钢中的含量为1% - 2%。

   - 影响机制：钒能形成碳化钒（VC）。碳化钒是一种硬度极高的碳化物，在高温下也具有良好的稳定性。它弥散分布在钢的基体中，不仅提高了钢的常温硬度，在高温下也能增强耐磨性。由于碳化钒的硬度高于许多工件材料，在高温磨损过程中，它可以像微小的“耐磨颗粒”一样，减少刀具与工件摩擦时的材料损失。

### （二）铬（Cr）

1. **含量与作用**

   - 铬含量在3% - 4%左右。

   - 影响机制：铬主要影响高温下的抗氧化性，从而间接影响耐磨性。在高温环境下，铬促使钢表面形成稳定的氧化层。这个氧化层可以阻止外界氧气进一步与钢内部基体接触，减少氧化磨损。如果没有稳定的氧化层，在高温下钢表面会不断地被氧化和剥落，加速磨损过程。

### （三）碳（C）

1. **含量与作用**

   - 碳含量在0.8% - 1.0%左右。

   - 影响机制：碳是形成碳化物的关键元素。足够的碳含量确保了钨、钼、钒等元素能够充分形成碳化物。在高温下，这些碳化物的数量和质量对耐磨性至关重要。如果碳含量不足，形成的碳化物数量减少，钢的耐磨性会显著下降。

## 二、微观组织因素

### （一）晶粒尺寸

1. **细化晶粒的影响**

   - 钼元素在BM4高速钢中有细化晶粒的作用。细化的晶粒可以提高钢的综合性能，包括耐磨性。在高温下，细小的晶粒结构使得应力分布更加均匀，减少了局部应力集中导致的磨损。例如，在受到高温下的切削力或摩擦力时，细晶粒的钢材料能够更好地分散应力，避免在局部区域产生过大的变形和磨损。

2. **晶界的作用**

   - 晶界在高温下也对耐磨性有影响。晶界可以阻碍位错运动，并且在一定程度上阻止裂纹的扩展。在高温磨损过程中，晶界能够防止磨损裂纹从一个晶粒传播到相邻晶粒，从而提高材料的耐磨性。

## 三、外部工作条件因素

### （一）温度

1. **高温软化效应**

   - 随着温度升高，BM4高速钢会出现一定程度的软化现象。虽然其具有较好的红硬性，但温度过高时，钢的硬度还是会下降。当硬度下降时，其抵抗磨损的能力也会相应降低。例如，在超过800°C的高温下，BM4高速钢的硬度降低幅度增大，在切削或摩擦过程中的磨损速度会明显加快。

2. **温度对氧化层的影响**

   - 温度影响钢表面氧化层的形成和稳定性。在合适的高温范围内，铬元素促使形成的稳定氧化层可以提高耐磨性。但如果温度过高，氧化层可能会变得不稳定，容易剥落，从而失去对基体的保护作用，导致磨损加剧。

### （二）载荷与应力

1. **切削力或摩擦力**

   - 在高温切削或摩擦应用场景中，较大的切削力或摩擦力会加速BM4高速钢的磨损。当刀具在切削高温合金时，较大的切削力会使刀具表面的碳化物颗粒更容易脱落，同时也会增加刀具与工件之间的粘着倾向，导致粘着磨损加剧。

2. **应力集中**

   - 如果在高温下存在应力集中现象，例如在刀具的刃口或者模具的拐角处，磨损会更加严重。应力集中会导致局部区域的变形和裂纹产生，进而加速材料的磨损。