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第1章 绪论1

1.1 耐磨材料的应用背景1

1.2 耐磨材料的发展过程与趋势2

1.2.1 耐磨材料的发展过程2

1.2.2 耐磨材料的发展趋势3

1.2.3 常用的耐磨材料5

1.3 高钒高速钢的研究与应用现状7

1.3.1 高钒高速钢的由来7

1.3.2 高钒高速钢的研究7

1.3.3 高钒高速钢研发过程中有待解决的问题12

参考文献13

第2章 显微结构检测方法18

2.1 材料显微结构检测的重要意义18

2.2 X射线衍射物相分析法18

2.2.1 X射线衍射仪结构原理18

2.2.2 样品制备20

2.2.3 衍射实验方法20

2.2.4 定性相分析方法22

2.2.5 物相定性分析22

2.3 透射电子显微镜分析法24

2.3.1 透射电子显微镜的基本构成24

2.3.2 透射电子显微镜的成像原理26

2.3.3 透射电子显微镜的样品制备26

2.3.4 电子衍射物相分析28

2.3.5 透射电镜的图像衬度30

2.4 扫描电子显微分析法34

2.4.1 扫描电子显微镜的成像原理34

2.4.2 扫描电子显微镜的镜像衬度35

2.5 X射线能谱（EDS）分析法37

2.5.1 特征X射线的产生37

2.5.2 能谱仪的工作原理38

参考文献42

第3章 摩擦磨损原理及测试方法43

3.1 摩擦学原理43

3.1.1 摩擦的概念43

3.1.2 摩擦学的研究43

3.1.3 摩擦的分类45

3.2 摩擦定律46

3.2.1 古典摩擦定律46

3.2.2 摩擦理论47

3.3 磨料磨损的定义及特征50

3.3.1 人类对摩擦磨损的认识50

3.3.2 磨损的定义50

3.3.3 磨料磨损的三要素51

3.3.4 磨料磨损的主要特征52

3.4 磨料磨损的分类52

3.4.1 决定摩擦磨损系统的三因素52

3.4.2 磨损的七种分类方法53

3.4.3 磨料磨损机理的研究55

3.5 材料摩擦性能的测定55

3.5.1 摩擦阻力的测定55

3.5.2 摩擦系数的测定57

3.5.3 摩擦温度的测定57

3.6 材料磨损性能的测定58

3.6.1 磨损评定试验的类型58

3.6.2 材料磨损的评定方法59

3.7 摩擦磨损试验机的分类61

3.7.1 按磨损机理或磨损形式分类61

3.7.2 按试验温度分类61

3.7.3 按相对运动速度分类61

3.7.4 按专门用途分类61

参考文献62

第4章 高钒高速钢的凝固过程及凝固组织63

4.1 高钒高速钢的凝固过程63

4.2 凝固过程曲线与准二元相图67

4.2.1 凝固过程曲线及相变温度67

4.2.2 （Fe-5Cr-2Mo-9V）-C准二元相图68

4.3 V11高速钢的凝固过程与VC相的形态69

4.3.1 试验材料及方法69

4.3.2 试验结果与分析70

4.3.3 小结73

4.4 高钒高速钢中碳化钒的形态分布73

4.4.1 碳化钒的基本形态74

4.4.2 碳化钒的分布状况75

4.4.3 碳化钒的析出过程76

4.4.4 碳化钒分布及形成条件77

4.4.5 小结77

4.5 高钒高速钢碳化钒形态的数值化分析78

4.5.1 图像预处理78

4.5.2 高钒高速钢的碳化钒形态的数值化处理78

4.5.3 不同碳含量V9高速钢形态的数值化处理79

4.5.4 小结80

4.6 碳化钒形核长大过程的理论研究80

4.6.1 碳化钒晶格结构80

4.6.2 碳化钒的非匀质形核81

4.6.3 碳化钒的生长机制81

4.7 碳化物三维形态研究83

4.7.1 试验条件83

4.7.2 试验结果与分析84

4.7.3 深腐蚀条件下其他碳化物形貌86

4.7.4 讨论87

4.7.5 小结88

4.8 本章结论88

参考文献89

第5章 高钒高速钢中碳化钒类型及微细结构90

5.1 碳化钒的相结构90

5.2 碳化钒的微细结构92

5.2.1 碳化钒的内部结构92

5.2.2 碳化钒的成分分析93

5.3 碳化钒和基体界面94

5.4 结论95

参考文献96

第6章 变质处理对高钒高速钢中碳化钒的影响97

6.1 变质处理在现实铸造合金中的运用97

6.1.1 变质处理的优点97

6.1.2 本章主要研究内容98

6.2 试验方法99

6.2.1 高钒高速钢成分设计99

6.2.2 熔炼工艺100

6.2.3 变质剂的选用100

6.2.4 试样浇铸方案100

6.2.5 金相组织与相的检测方法102

6.3 变质处理对高钒高速钢中碳化物形态的影响102

6.3.1 试验条件及方法102

6.3.2 钾盐复合变质处理实验结果103

6.3.3 稀土复合变质处理实验结果108

6.4 遗传性对高钒高速钢中碳化物结晶形态的影响112

6.4.1 金属遗传性概念的提出112

6.4.2 试验方法114

6.4.3 试验结果与分析114

6.4.4 结论119

6.5 高钒高速钢中碳化物结晶过程与变质机理研究119

6.5.1 铸造合金相的分类及生长过程特点119

6.5.2 铸造合金初生晶相的变质机理学说121

6.5.3 表面能与界面能对初生晶相形态的影响123

6.5.4 不同变质剂的作用及变质处理对碳化钒形态的影响123

6.5.5 几点建议125

6.6 结论125

参考文献126

第7章 高钒高速钢连续冷却转变（CCT）曲线127

7.1 连续冷却过程中的热膨胀曲线127

7.2 连续冷却转变组织128

7.3 显微硬度131

7.4 连续冷却过程中的相转变132

7.5 连续冷却转变（CCT）曲线132

7.6 结论133

第8章 高钒高速钢热处理工艺134

8.1 热处理工艺设计134

8.2 显微组织134

8.3 热处理对高钒高速钢中残余奥氏体量的影响135

8.3.1 残余奥氏体量测量135

8.3.2 试验结果与分析136

8.4 力学性能138

8.5 人工神经网络在高钒高速钢热处理中的应用140

8.5.1 残余奥氏体量模型140

8.5.2 硬度模型141

8.5.3 冲击韧性143

8.5.4 小结144

8.6 高钒高速钢的高温硬度145

8.6.1 试验方法145

8.6.2 热处理工艺145

8.6.3 结论146

参考文献146

第9章 高钒高速钢的滚动磨损性能147

9.1 碳含量对高钒高速钢磨损性能的影响147

9.1.1 试验材料及方法147

9.1.2 试验结果与分析148

9.1.3 结论151

9.2 基于BP神经网络的高钒高速钢滚动磨损模型151

9.2.1 神经网络模型构建151

9.2.2 网络训练及测试151

9.2.3 磨损性能预测153

9.3 高钒高速钢滚动磨损的多次回归模型154

9.3.1 基体中碳含量154

9.3.2 磨损量与滚动磨损循环次数的一元方程155

9.3.3 关于循环次数和基体中碳含量的二元磨损量方程模型156

9.3.4 结果预测157

9.4 高钒高速钢与高铬铸铁的滚动疲劳磨损性能对比159

9.4.1 高钒高速钢与高铬铸铁试样的选择与方法159

9.4.2 力学性能及磨损性能161

9.4.3 磨损试样的显微组织162

9.4.4 位错理论解释163

9.4.5 高钒高速钢耐磨性的理论分析164

9.5 残余奥氏体量对高钒高速钢滚动磨损性能的影响166

9.5.1 试验材料及方法167

9.5.2 试验结果与分析168

9.5.3 小结171

9.6 本章结论172

参考文献172

第10章 高钒高速钢滑动磨损性能研究173

10.1 碳含量对高钒高速钢组织及滑动磨损性能的影响173

10.1.1 试验条件及方法173

10.1.2 试验结果与分析174

10.1.3 讨论178

10.1.4 小结179

10.2 高钒高速钢、高铬铸铁滑动磨损性能研究179

10.2.1 试验材料及试验过程179

10.2.2 试验结果与分析180

10.2.3 讨论182

10.2.4 小结182

10.3 结论182

参考文献183

第11章 高钒高速钢的滚滑动磨损性能184

11.1 碳含量与滑动率对高钒高速钢滚滑动摩擦磨损性能的影响184

11.1.1 试验材料及方法184

11.1.2 试验结果与分析186

11.2 高钒高速钢与高铬铸铁滚滑动磨损性能对比194

11.2.1 试验材料及方法194

11.2.2 试验结果与分析194

11.3 本章结论196

参考文献197

第12章 高钒高速钢的磨粒磨损性能198

12.1 碳含量对高钒高速钢磨粒磨损性能的影响198

12.1.1 试验材料及方法198

12.1.2 试验结果与分析198

12.2 残余奥氏体量及力学性能对高钒高速钢磨粒磨损性能的影响199

12.2.1 试验材料及方法200

12.2.2 试验结果与分析201

12.3 本章结论205

参考文献206

第13章 高钒高速钢的冲击磨损性能207

13.1 高钒高速钢冲击磨损性能的研究内容207

13.2 试验方法208

13.2.1 试样制备208

13.2.2 力学性能测试208

13.2.3 显微组织分析208

13.2.4 冲击磨损试验208

13.2.5 冲击磨损试验机的试用211

13.3 碳含量对冲击磨损性能与机理的影响212

13.3.1 试验条件212

13.3.2 试验结果与分析213

13.3.3 讨论217

13.3.4 小结218

13.4 热处理工艺对冲击磨损性能的影响218

13.4.1 试验条件219

13.4.2 试验结果与分析219

13.4.3 小结221

13.5 高钒高速钢与高铬铸铁、高锰钢比较研究221

13.5.1 试验条件222

13.5.2 试验结果与分析222

13.5.3 磨面分析224

13.5.4 正切面分析225

13.5.5 讨论226

13.5.6 小结228

13.6 冲击过程中的组织损伤演化分析228

13.6.1 冲击磨损模型228

13.6.2 损伤演化分析230

13.6.3 小结231

13.7 结论231

参考文献232

第14章 高钒高速钢抗酸腐蚀性能233

14.1 高钒高速钢抗酸腐蚀性能的研究内容233

14.2 试验方法233

14.2.1 化学成分233

14.2.2 试样的制备234

14.2.3 力学性能的测试方法234

14.2.4 腐蚀性能测试方法235

14.2.5 显微组织分析236

14.3 试验结果及分析236

14.3.1 显微组织236

14.3.2 高钒高速钢的力学性能238

14.3.3 腐蚀性能238

14.3.4 腐蚀表面观察241

14.3.5 腐蚀亚表层观察247

14.3.6 分析与讨论249

14.3.7 结论251

参考文献252

第15章 高钒高速钢的高温抗氧化性能253

15.1 高钒高速钢高温抗氧化性能研究的意义253

15.1.1 金属的高温氧化253

15.1.2 本章研究的主要内容254

15.2 试验方法255

15.2.1 试样化学成分255

15.2.2 试样的制备255

15.2.3 抗氧化测试方法255

15.2.4 显微组织分析256

15.3 试验结果及分析256

15.3.1 氧化性能测试256

15.3.2 高温氧化动力学分析258

15.3.3 高钒高速钢组织分析260

15.3.4 氧化表层观察261

15.3.5 氧化表层的能谱分析264

15.3.6 氧化亚表层分析268

15.3.7 高钒高速钢氧化产物的X射线分析270

15.3.8 高温氧化机理分析270

15.3.9 结论272

参考文献273

第16章 高钒高速钢在水泥行业中的应用274

16.1 高钒高速钢在水泥行业的典型应用情况274

16.2 高钒高速钢锤头的研制及使用276

16.2.1 材料277

16.2.2 冶炼、铸造工艺及热处理工艺278

16.2.3 工业试验280

16.2.4 结论280

16.3 高钒高速钢／碳钢双金属复合锤头铸造工艺的改进280

16.3.1 研制条件280

16.3.2 研制结果与分析282

16.3.3 结论284

16.4 高钒高速钢复合磨辊在辊式破碎机上的应用284

16.4.1 磨辊材料的选择285

16.4.2 复合磨辊的生产工艺要点285

16.4.3 高钒高耐磨合金复合磨辊的金相组织与力学性能287

16.4.4 磨辊的耐磨性288

16.4.5 结论290

参考文献290

第17章 高钒高速钢在轧钢行业的应用291

17.1 高钒高速钢的应用情况291

17.2 高钒高速钢复合轧辊的制备与性能292

17.2.1 铸造复合轧辊的方法及技术经济性能比较292

17.2.2 高钒高速钢复合轧辊的化学成分293

17.2.3 高钒高速钢的磨损机理294

17.2.4 合金元素对高钒高速钢耐磨性的影响294

17.2.5 小结295

17.3 半连续铸造高钒高速钢电磁复合轧辊295

17.3.1 化学成分295

17.3.2 电磁复合铸造轧辊试验装置的设计295

17.3.3 电磁复合铸造轧辊工艺研究296

17.3.4 电磁复合铸造轧辊界面结合机理298

17.3.5 生产试验298

17.3.6 小结298

17.4 电磁复合铸造高铬铸铁／45＃钢轧辊界面的组织与性能299

17.4.1 试验方法299

17.4.2 试验结果及分析301

17.4.3 结论305

参考文献306