英国BM4钼钨系高速钢高温下耐磨性差的原因

# 英国BM4钼钨系高速钢高温下耐磨性差的原因

## 一、化学成分方面

### （一）合金元素含量失衡

1. **碳含量影响**

   - 如果碳含量偏离标准值（0.8% - 1.0%）。当碳含量过高时，在高温下可能会形成过多的粗大碳化物。这些粗大碳化物的分布不均匀，在磨损过程中容易从基体上剥落，从而降低耐磨性。例如，过多的碳化物在刀具切削高温合金时，受到切削力的作用容易断裂脱落，使刀具表面产生凹坑，加速磨损。

   - 当碳含量过低时，不足以形成足够数量的碳化物，如碳化钨（WC）、碳化钼（MoC）和碳化钒（VC）等。这些碳化物是提高耐磨性的关键因素，数量不足会导致在高温下抵抗磨损的能力下降。

2. **其他合金元素比例失调**

   - 例如钨（W）、钼（Mo）和钒（V）之间的比例不合适。如果钨含量过高而钼和钒含量相对较低，可能会影响碳化物的种类和分布。由于不同的碳化物在高温下的稳定性和耐磨性能有所差异，不合理的比例会导致在高温下无法形成Zui优的耐磨组织。比如，过多的钨形成的碳化物可能在高温下与基体的结合力不够强，容易在磨损过程中脱离基体，降低耐磨性。

### （二）杂质元素的影响

1. **有害杂质的存在**

   - 钢中的杂质元素如硫（S）、磷（P）等。硫在钢中会形成硫化物夹杂，磷会偏析在晶界。在高温下，这些杂质元素及其形成的夹杂或偏析会降低钢的整体性能。硫化物夹杂的硬度较低，在磨损过程中容易被磨掉，形成初始的磨损点，进而加速整个磨损过程。磷在晶界的偏析会降低晶界的强度，在高温磨损时，晶界容易开裂，导致材料的剥落，降低耐磨性。

## 二、微观组织方面

### （一）晶粒粗大

1. **过热现象导致**

   - 在热处理过程中，如果加热温度过高或保温时间过长，可能会导致晶粒粗大。粗大的晶粒会降低钢的强度和韧性。在高温下，粗大晶粒的晶界面积相对较小，不利于阻碍位错运动和裂纹扩展。例如，在切削过程中，受到切削力和高温的作用，粗大晶粒的BM4高速钢更容易产生变形和裂纹，从而加速磨损。

2. **不均匀的组织**

   - 如果在热处理过程中组织不均匀，例如碳化物分布不均匀。局部区域碳化物过多或过少都会影响耐磨性。碳化物过多的区域可能会形成应力集中点，在高温磨损时容易脱落；碳化物过少的区域则缺乏足够的耐磨相，无法有效抵抗磨损。

## 三、外部因素方面

### （一）高温软化

1. **温度过高的影响**

   - 尽管BM4高速钢具有较好的红硬性，但当温度超过其承受范围（例如超过800 - 900°C）时，钢会发生明显的软化。软化后的钢硬度降低，在高温下抵抗磨损的能力自然下降。例如，在超高温的锻造模具应用中，如果模具温度过高，BM4高速钢制成的模具表面硬度降低，在与高温金属坯料的摩擦过程中，磨损速度会显著加快。

2. **长时间高温作用**

   - 即使在温度没有超过极限范围，但长时间处于高温环境下，也会使钢的组织结构发生缓慢变化。例如，长时间的高温会导致碳化物的聚集长大，原本细小弥散的碳化物变得粗大，从而降低了对磨损的抵抗能力。

### （二）恶劣的工作环境

1. **高载荷与高应力**

   - 在一些应用场景中，如重载切削或高压力的模具成型过程中，BM4高速钢受到的载荷和应力非常高。在高温下，高载荷会使钢表面的碳化物更容易被压碎或剥落，同时也会加剧粘着磨损的程度。例如，在大切削深度的高速切削加工中，刀具受到的切削力很大，在高温下刀具表面的磨损速度会比在正常切削力下快很多。

2. **腐蚀介质的存在**

   - 如果在高温工作环境中存在腐蚀介质，如在一些化工设备中的高温部件，腐蚀与磨损会相互作用。腐蚀会破坏钢表面的氧化层或钝化膜，使钢表面更容易受到磨损。例如，在含有酸性气体的高温环境下，BM4高速钢表面首先被腐蚀，然后在与其他部件的摩擦过程中，腐蚀坑处会加速磨损，导致整体耐磨性下降。