高钒高速钢耐磨材料PDF电子书下载

第1章　耐磨材料研究与生产的发展趋势 1

1.1　磨损问题对国民经济的重要意义 1

1.2　耐磨材料发展史上的三个重要里程碑 4

1.2.1　第一个里程碑——白口铸铁的应用 4

1.2.2　第二个里程碑——高锰钢的发明 5

1.2.3　第三个里程碑——高铬铸铁研制成功 6

1.3　常用耐磨材料 6

1.3.1　奥氏体锰钢 6

1.3.2　低合金耐磨钢 7

1.3.3　镍硬铸铁 7

1.3.4　低铬白口铸铁 7

1.3.5　高铬铸铁 8

1.3.6　耐磨硬质合金 8

1.4　耐磨材料的研究现状 9

1.4.1　高锰钢的合金化及变质改性处理 10

1.4.2 中锰钢及变质改性处理 10

1.4.3　超高锰钢及低碳高锰钢的研制 11

1.4.4　白口铸铁研究的新进展 11

1.4.5　复合材料的应用 12

1.4.6　金属磁性衬板的研制 12

1.4.7　低合金耐磨球墨铸铁的研制 13

1.4.8 中碳多元合金钢的研制 13

1.5　国内外耐磨材料研究和生产的发展趋势 13

1.5.1　对耐磨材料的基本要求 13

1.5.2　耐磨材料研究的方向 14

1.5.3　耐磨材料工业的发展方向 15

参考文献 16

第2章　摩擦学的定义及研究的主要内容 18

2.1　摩擦学原理 18

2.1.1　摩擦的概念 18

2.1.2　摩擦学的研究 19

2.1.3　摩擦的分类 20

2.2　摩擦定律 21

2.2.1　古典摩擦定律 21

2.2.2　摩擦理论 22

2.3　金属材料的摩擦 26

2.3.1　金属材料摩擦的分类 26

2.3.2　在空气中表面未沾染的洁净金属的摩擦性能 27

2.3.3　去汽金属表面的摩擦性能 28

2.4　非金属材料的摩擦 30

2.4.1　脆性固体的摩擦 30

2.4.2　聚合物的摩擦 32

参考文献 35

第3章　磨料磨损的特征及分类 36

3.1　磨料磨损的定义及特征 36

3.1.1　人类对摩擦磨损的认识 36

3.1.2　磨损的定义 37

3.1.3　磨料磨损的三要素 37

3.1.4　磨料磨损的主要特征 38

3.2　磨料磨损的分类 38

3.2.1　决定摩擦磨损系统的三因素 38

3.2.2　磨损分类的七种方法 39

3.2.3　磨料磨损研究的新进展 40

3.3　磨损的评定方法 41

3.3.1　磨损量 42

3.3.2　磨损率 42

3.3.3　耐磨性 42

3.3.4　冲蚀磨损率 43

3.4　静载条件下的表面接触及应力分布 43

3.5　动载条件下的表面接触及应力分布 45

参考文献 49

第4章　高钒高速钢的研究开发与应用状况 51

4.1　高速钢的百年发展历程 51

4.1.1　高速钢的定义 51

4.1.2　高速钢的诞生 51

4.1.3　高速钢的发展 52

4.1.4　高速钢发展年表 54

4.1.5　高速钢化学成分及性能表 55

4.2　高钒高速钢的由来 55

4.2.1　新型耐磨材料——高钒高速钢 55

4.2.2　高钒耐磨合金优良的特性 59

4.3　高钒高速钢的化学成分 60

4.3.1　高速钢的成分沿革 60

4.3.2　高碳高钒高速钢的化学成分特点 60

4.4　高钒高速钢的组织与性能 62

4.4.1　高钒高速钢的凝固组织 62

4.4.2　高钒高速钢的热处理 63

4.4.3　高钒高速钢的耐磨性和磨损机理 63

4.4.4　高钒高速钢的断裂韧性 64

4.5　高钒耐磨合金钢的粉末冶金技术 65

4.5.1　高钒耐磨合金钢制程的优点 65

4.5.2　高钒耐磨钢CPM 10V的特性 65

4.6　国内外高钒高速钢的研究应用现状 68

4.7　高钒高速钢研发过程中有待解决的问题 70

4.7.1　应用范围 71

4.7.2　化学成分 71

4.7.3　凝固过程 71

4.7.4　组织形态 71

4.7.5　热处理工艺 72

4.7.6　磨损性能与机理的研究 72

4.8　本书关于高钒高速钢研究的主要内容 72

参考文献 73

第5章　研制高钒高速钢的实验方法 76

5.1　高钒高速钢化学成分设计 76

5.2　熔化工艺 76

5.3　定向凝固实验 77

5.3.1　定向凝固实验目的和装置 77

5.3.2　试样制备及实验方法 77

5.3.3　检测方法 78

5.4　在连续冷却条件下的冷却曲线与相变温度的测定 78

5.4.1　冷却曲线的测定 78

5.4.2　相变温度的确定 79

5.5　力学性能测试 79

5.6　磨损性能测试 79

5.6.1　滑动磨粒磨损实验 79

5.6.2　滚动磨损实验 80

5.6.3　冲击磨损实验 81

5.7　金相组织与相的检测方法 83

5.7.1　显微组织与相的分析 83

5.7.2　残余奥氏体的测定方法 83

参考文献 83

第6章　高钒高速钢凝固结晶过程与组织研究 84

6.1　高钒高速钢定向凝固过程研究 84

6.1.1　典型成分高速钢的凝固过程分析 84

6.1.2　（Fe-5Cr-2Mo-9V）-C准二元相图 89

6.1.3　分析与讨论 91

6.2　高钒高速钢中碳化钒的形态分布研究 92

6.2.1　实验条件 92

6.2.2　碳化物形态与分布 93

6.2.3　分析与讨论 95

6.3　高钒高速钢碳化钒类型及其超细结构 98

6.3.1　钒的存在形式 98

6.3.2　碳化钒的相结构分析 98

6.3.3　碳化钒中的精细结构分析 100

6.3.4　碳化钒的成分分析 101

6.3.5　碳化钒的HREM分析 102

6.4　碳化钒和基体界面 104

6.4.1　碳化钒（VC）与基体界面相结构分析 104

6.4.2　碳化钒和基体界面高分辨电镜分析 105

6.4.3　碳化钒与基体界面的成分分析 107

6.5　本章小结 107

参考文献 108

第7章　高钒高速钢磨粒磨损性能研究 110

7.1　化学成分对组织性能的影响 110

7.1.1　实验条件 110

7.1.2　实验结果 111

7.1.3　分析与讨论 117

7.2　高钒高速钢的热处理工艺研究 118

7.2.1　热处理对残余奥氏体含量的影响 118

7.2.2　神经网络预测残余奥氏体量的研究 121

7.2.3　硬度及冲击韧性 126

7.3　热处理和组织对高钒高速钢磨损性能的影响 127

7.3.1　淬火回火温度对耐磨性影响 127

7.3.2 多次回火对高钒高速钢硬度及磨粒磨损性能的影响 128

7.3.3　碳化钒含量对磨粒磨损性能的影响 129

7.3.4　残余奥氏体对耐磨性能的影响 130

7.4　高钒高速钢与高铬铸铁、高锰钢比较研究 131

7.4.1　金相组织 132

7.4.2　硬度、冲击韧性和磨粒磨损实验结果 132

7.4.3　磨损机理探讨 133

7.5　本章小结 134

参考文献 135

第8章　高钒高速钢滚动磨损性能研究 136

8.1　冷轧轧辊摩擦磨损实验机研制 136

8.1.1　轧辊摩擦磨损实验机现状 136

8.1.2　方案设计 138

8.1.3　轧制力学参数的确定 139

8.1.4　仪器的选取 141

8.1.5　实验机性能测试 142

8.2　实验轧辊的受力分析 146

8.2.1　实验条件 146

8.2.2　等效应力计算 148

8.2.3　剪应力计算 149

8.3　高钒高速钢和高铬铸铁滚动磨损研究 151

8.3.1　试样材料及试样 151

8.3.2　滚动磨损实验结果 152

8.3.3　滚动磨损机理讨论 155

8.4　轧辊材质摩擦磨损性能测定装置的研制 158

8.4.1　轧辊摩擦磨损性能测定装置的工作原理 159

8.4.2　轧辊摩擦磨损性能测定装置的结构 160

8.4.3　实验装置主要技术参数 162

8.4.4　验证结果 162

8.4.5　结论 163

8.5　本章小结 163

参考文献 163

第9章　高钒高速钢冲击磨损性能与机理的研究 165

9.1　碳含量对高钒高速钢冲击磨损性能的影响 165

9.1.1　实验条件 165

9.1.2　实验结果 166

9.1.3　分析与讨论 167

9.2　高钒高速钢冲击磨损性能与机理的研究 169

9.2.1　高钒高速钢、高铬铸铁实验条件 169

9.2.2　高钒高速钢、高铬铸铁冲击磨损实验结果 171

9.2.3　分析与讨论 172

9.3　本章小结 176

参考文献 176

第10章　关于高钒高速钢的磨粒磨损稳定性问题探讨 177

10.1 残余奥氏体含量、硬度及冲击韧性与磨粒磨损性能之间的关系 177

10.2　磨损稳定性及磨损稳定性因子的概念 179

10.3　硬度对磨损稳定性的影响 179

10.4　冲击韧性对稳定性的影响 180

10.5　残余奥氏体量对磨损稳定性的影响 181

10.6　讨论 182

10.6.1　磨损稳定性的影响因素 182

10.6.2　相对耐磨性与磨损稳定性的关系 185

10.7　本章小结 185

参考文献 185

第11章　化学成分对高钒高速钢组织性能的影响 186

11.1　碳对高钒高速钢碳化物种类的影响 186

11.1.1　实验条件 186

11.1.2　实验结果 186

11.1.3　结论 188

11.2　碳对高钒高速钢凝固过程的影响 188

11.2.1　实验条件 189

11.2.2　实验结果及分析 190

11.2.3　高钒高速钢结晶过程分析与讨论 192

11.2.4　结论 194

11.3　碳含量对高钒高速钢滚动磨损性能的影响 194

11.3.1　实验条件及方法 194

11.3.2　实验结果与分析 195

11.3.3　讨论 199

11.3.4　结论 200

11.4　碳含量对高钒高速钢冲击磨损性能的影响 201

11.4.1　实验条件 201

11.4.2　实验结果及分析 204

11.4.3　讨论 208

11.4.4　结论 208

11.5　钒含量对高碳高钒高速钢组织与性能的影响 208

11.5.1　实验条件及方法 209

11.5.2　实验结果及分析 209

11.5.3　结论 213

11.6　碳钒含量对高钒高速钢组织和性能的影响 213

11.6.1　实验材料和方法 213

11.6.2　实验结果 214

11.6.3　结论 220

11.7　钾盐复合变质剂对高钒高速钢中碳化钒形态与分布的影响 220

11.7.1　实验条件及方法 221

11.7.2　实验结果 221

11.7.3　分析讨论 225

11.7.4　结论 226

参考文献 226

第12章 基体组织和残余奥氏体量对高钒高速钢耐磨性能的影响 229

12.1　基体组织对高钒高速钢耐磨性能的影响 229

12.1.1　实验条件 229

12.1.2　实验结果 230

12.1.3　讨论 233

12.1.4　结论 234

12.2　残余奥氏体量对高钒高速钢硬度、冲击韧性和耐磨性的影响 234

12.2.1　实验材料和方法 234

12.2.2　实验结果 236

12.2.3　残余奥氏体量对硬度、冲击韧性与耐磨性能的影响 238

12.2.4　结论 239

参考文献 240

第13章 热处理工艺及其力学性能对高钒高速钢耐磨损性能的影响 241

13.1 热处理工艺对高钒高速钢组织与耐磨性能的影响 241

13.1.1　实验条件 241

13.1.2　实验结果及分析 243

13.1.3　讨论 248

13.1.4　结论 249

13.2　热处理对高钒高速钢中残余奥氏体量的影响 249

13.2.1　实验条件 249

13.2.2　实验结果 250

13.2.3　结论 252

13.3　硬度及冲击韧性对高钒高速钢磨损稳定性的影响 252

13.3.1　实验部分 253

13.3.2　结果与分析 254

13.3.3　结论 259

参考文献 259

第14章　高钒高速钢复合导轮、锤头和磨辊的研制 261

14.1　高速线材轧机导轮的研制 261

14.1.1　高速线材轧机导轮的工况条件 261

14.1.2　导轮技术要求 261

14.1.3　制造导轮使用的几种材料比较 262

14.1.4　镍铬合金奥氏体型钢导轮的铸造 263

14.1.5　导轮使用效果 264

14.2　表面复合渗镀耐磨合金导轮的研制 264

14.2.1　表面复合渗镀耐磨合金导轮的钢种成分设计 264

14.2.2　导轮制造热处理工艺分析 265

14.2.3　耐磨性实验和装机实验结果及分析 268

14.2.4　结论 268

14.3　双金属复合耐磨锤头铸造技术 269

14.3.1　双金属复合锤头具有优良的性能 269

14.3.2　镶铸复合锤头 269

14.3.3　双液双金属复合铸造锤头 270

14.3.4　实验结果 272

14.3.5　复合锤头的装机使用情况 273

14.4　高钒高速钢锤头的研制及使用 273

14.4.1　材料 273

14.4.2　冶炼、铸造工艺及热处理工艺 276

14.4.3　工业实验 277

14.4.4　结论 277

14.5　高钒高速钢／碳钢双金属复合锤头铸造工艺的改进 277

14.5.1　研制条件 277

14.5.2　研制结果与分析 279

14.5.3　结论 281

14.6　高钒高速钢复合磨辊在辊式破碎机上的应用 281

14.6.1　磨辊材料的选择 281

14.6.2　复合磨辊的生产工艺要点 282

14.6.3 高钒高耐磨合金复合磨辊的金相组织与机械性能 284

14.6.4　磨辊的耐磨性 285

14.6.5　结论 287

参考文献 287

第15章　高钒高速钢耐磨轧辊的研制 288

15.1　国内外高钒高速钢优质复合轧辊研制的现状及进展 288

15.1.1　研制优质轨辊的重要意义 288

15.1.2　国外高钒高速钢优质复合轧辊研制的现状 288

15.1.3　我国高速钢复合轧辊的研究及广阔生产前景 289

15.2　高钒高速钢复合轧辊的制造方法 290

15.2.1　铸造复合轧辊的方法及技术经济性能比较 290

15.2.2　高钒高速钢复合轧辊的化学成分 291

15.2.3　高钒高速钢的磨损机理 292

15.2.4　合金元素对高钒高速钢耐磨性的影响 292

15.2.5　结论 293

15.3　高钒高速钢／35CrMo复合轧辊界面组织与性能研究 293

15.3.1　实验方法 293

15.3.2　实验结果及分析 294

15.3.3　结论 298

15.4 电磁复合铸造轧辊界面组织和性能研究 298

15.4.1　实验方法 299

15.4.2　实验结果及分析 301

15.4.3　结论 306

15.5　Fe-V-Cr-Mo合金轧辊显微组织及磨损性能研究 306

15.5.1　高速钢轧辊化学成分的优化 306

15.5.2　实验条件 307

15.5.3　实验结果 308

15.5.4　讨论 310

15.5.5　结论 311

15.6　高钒高速钢、高铬铸铁复合轧辊界面对比 312

15.6.1　试样制备与实验方法 312

15.6.2　实验结果与分析 313

15.6.3　结论 316

15.7　高钒高速钢冷轧辊磨损性能与机理研究 316

15.7.1　实验条件及方法 316

15.7.2　实验结果与分析 317

15.7.3　讨论 324

15.7.4　结论 325

15.8　滚滑动条件下高钒高速钢轧辊摩擦磨损性能研究 325

15.8.1　实验条件 325

15.8.2　结论 331

参考文献 331

附录　金属钒的应用与钒合金的发展 334

1　金属钒的基本知识与用途 334

1.1　金属钒的基本知识 334

1.2　金属钒的发现 334

1.3　五光十色的钒化合物 335

1.4　钒是人体必需的微量元素 336

2　世界钒资源的分布与生产 337

3　钒钢的发展 338

4　中国钒钢生产能力大增 338

5　钒在钢及合金中的应用 339

5.1　钒在钢中应用 339

5.2　钒在金属合金中应用 340

6　钒在化工、玻璃、制药等行业中的应用 341

6.1　钒在化工工业中的应用 341

6.2　钒在玻璃工业中的应用 341

6.3　钒在制药工业中的应用 342

6.4　钒在电子工业中的应用 342

6.5　钒可用于制造绿色环保电池 342

7　钒在国防工业中的应用 344

7.1　钒用于制造航空航天飞机上的光学转换涂层 344

7.2　钒用于核聚变反应堆 344

参考文献 345