改善英国BM4钼钨系高速钢高温下耐磨性的加工工艺

# 改善英国BM4钼钨系高速钢高温下耐磨性的加工工艺

## 一、热处理工艺

### （一）淬火

1. **淬火温度与冷却速度**

   -合适的淬火温度对BM4高速钢的性能至关重要。对于BM4高速钢，通常选择较高的淬火温度（一般在1150 -1250°C之间）。在这个温度范围内，合金元素能够充分溶解在奥氏体中，形成均匀的固溶体。例如，钨、钼、钒等碳化物形成元素充分溶解后，在后续的冷却过程中可以形成更多、更细小且弥散分布的碳化物。

   -快速冷却（如油冷或盐浴冷却）可以防止奥氏体在冷却过程中发生珠光体转变，而是形成马氏体组织。马氏体组织具有较高的硬度和强度，这有助于提高BM4高速钢在高温下的耐磨性。因为硬度高的马氏体基体能够更好地支撑弥散分布的碳化物，在高温磨损时，减少基体的变形和碳化物的脱落。

### （二）回火

1. **回火次数与温度**

   - 多次回火是改善BM4高速钢性能的关键。一般进行3 - 5次回火，回火温度在500 -600°C之间。首次回火可以消除淬火应力，使部分残留奥氏体转变为马氏体。后续的回火过程稳定组织，使碳化物更加均匀地分布在基体中。

   -在这个回火温度范围内，能够促使碳化物的析出和长大到合适的尺寸。这些细小且均匀分布的碳化物在高温下能够有效地抵抗磨损。例如，碳化钨、碳化钼和碳化钒等碳化物在回火过程中优化其分布和形态，提高了钢在高温下的耐磨性。

## 二、表面处理工艺

### （一）涂层处理

1. **物理气相沉积（PVD）涂层**

   -PVD涂层可以在BM4高速钢表面沉积一层或多层硬度高、耐磨性好且具有高温稳定性的涂层，如TiN（氮化钛）、TiC（碳化钛）、AlTiN（氮铝钛）等涂层。

   -TiN涂层具有金黄色外观，硬度高、摩擦系数低。在高温下，TiN涂层能够有效地减少刀具与工件之间的摩擦，从而提高BM4高速钢的耐磨性。例如，在高速切削高温合金时，TiN涂层刀具的磨损率比未涂层刀具显著降低。AlTiN涂层由于含有铝元素，在高温下具有更好的抗氧化性和硬度，能够在更高的温度下保持其耐磨性能。

2. **化学气相沉积（CVD）涂层**

   -CVD涂层可以在BM4高速钢表面形成较厚的涂层，如TiCN（碳氮化钛）涂层。TiCN涂层结合了TiC和TiN的优点，具有更高的硬度和更好的耐磨性。在高温下，TiCN涂层能够抵抗磨粒磨损和粘着磨损。与未涂层的BM4高速钢相比，涂覆TiCN涂层的高速钢在高温切削或摩擦应用中，能够保持较好的切削刃形状，减少刀具的磨损。

### （二）离子注入

1. **离子注入原理与效果**

   -离子注入是将特定的离子（如氮离子、硼离子等）注入到BM4高速钢的表面。注入氮离子可以形成氮化物相，如VN（氮化钒）等。这些氮化物在表面形成强化层，提高了表面的硬度和耐磨性。

   -在高温下，离子注入形成的强化层能够有效地抵抗磨损。例如，氮离子注入后的BM4高速钢在高温下的磨粒磨损和粘着磨损都得到了明显的改善。离子注入的深度较浅，但对于提高表面耐磨性具有显著的效果。