陈 磊 姜 伟 崔向红 王树奇

(江苏大学材料科学与工程学院 江苏镇江 212013)

热作模具是现代工业生产中一种重要的加工工具，在工作过程中模具受高温及热金属的强烈挤压，接触面会不断与高温金属摩擦。在这种高温、高载的严酷工作条件下，其极易发生各种形式的失效。其中高温磨损失效是热作模具的一种重要失效形式[1-2]。H13钢(4Cr5MoSiV1)是目前国内使用最广泛的一种热锤锻、热挤压模具钢[3-4]。

热作模具钢的工作环境温度较高，且当模具型腔与高温金属接触时，接触面的相互运动导致模具表面产生摩擦热，故表面温度会高于环境温度。一般认为热作模具的服役温度在400～600 ℃。在高温环境下H13钢磨面上极易形成摩擦氧化物，而氧化物的形成将基体与对磨金属隔绝开，避免基体的进一步磨损或加速磨损，这就是所谓的氧化性磨损。早在20世纪50年代，ARCHARD和HIRST[5]就发现摩擦表面形成的氧化物对磨损有着重要的影响。目前，国内外众多学者对氧化轻微磨损已经进行了大量研究，摩擦氧化物的减磨作用已被大量的研究所公认[6]。而在严苛滑动条件下，摩擦氧化物反而会逐渐加速磨损，使轻微磨损向严重磨损转变，甚至出现塑性挤出现象[7]。目前，对H13钢在400～600 ℃温度范围的磨损失效机制尚不清楚。因此，对如何提高热作模具的磨损寿命缺乏具有针对性和有效性的措施。

本文作者采用高温磨损实验机对H13钢在400～600 ℃下进行了磨损实验，研究在不同温度、载荷和转速下的磨损规律，通过对磨面以及摩擦氧化物的形貌、结构和成分的分析，探讨了其高温磨损失效机制。……