高速钢热轧辊的成分设计与热处理

高速钢热轧辊的成分 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与热处理 第22卷第6期 ,,o1.22NO.6 辽宁工程技术大学 JournalofLiaonin~TechnicalUniversi 2003年12月 Dec.2003 文章编号:1008-0562(2003)06-0836-02 高速钢热轧辊的成分设计与热处理 赵越超,蔡影祥,徐瑞 (1.辽宁工程技术大学机械学院,辽宁阜新123000;2.燕山大学材料学院,河北秦皇岛066000) 摘要:利用扫描电镜,x射线和金相法详细研究了9种热轧用高速钢轧辊的相组成和显微结构,分析了成分变化和热处理工艺对 显微结构和显微硬度的影响,确定1050*C,1150~C为最佳淬火温度,560”C最佳回火温度.确定含量C,w,Cr的份数分别为6%-7%, 2.06%,2.31%,10.5%,14_4%,4%,6%为最佳成分配比. 关键词:轧辊:高速钢:热处理:显微硬度 中图号:TG14文献标识码:A Compositiondesignandheattreatmentofhigh-?speed-?steelrolls ZHAOYue.chao,CAIYing.xiang,XURui2 (1.CollegeMechanicalEngineering,LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,China;2.Collegeof Materials,YanshanUniversity,Qinhuangdao066000,China) Abstract:Phasecompositionandmicrostructureinninehigh?-speed?-steelrollsusedinhotrollingareinvestigated indetailbymeansofscanningelectronmicroscope,X—raydiffractionandm etallography.Theeffectsof compositionvarietyandheattreatmentonmicrostructureandhardnessareanalyzed.Reasonableheattreatment technicsandcompositionratioareacquired.1050-1150~Caredeterminedasoptimalquenchingand560”C temperingtemperature,determinecomponentsofC,WCrrespectiveas6%-7%,2.06%,2.31%,10.5%,14.5%, 4%,6%. Keywords:roll;highspeedsteel;heattreatment;micro—hardness 引言 在热轧厂中由于薄板和高强钢板量的增加,轧 制条件变得更加复杂苛刻.这些条件要求轧辊具有 高硬度,优良的耐磨性和低表面粗糙度.因此,以 提高热疲劳特性和良好的耐磨擦磨损为特征的高 速钢辊正在替待传统的高铬铸铁锟’. 高速钢热轧轧辊正式采用是从1988年开始, 当时是用在日本一家热轧带钢连轧机上,美国从90 年代初开始引进高速钢轧辊,而我国才刚刚起步, 相对比较落后.为了缩小同一些发达国家的差距, 有必要加快我国高速钢轧辊的研制与开发. 1试验材料与试验方法 试验材料见Table1.成分满足 C=0.033W+0.063Mo+0.060Cr+O.2V+0.129Nb平衡 碳公式,并且以weq,Cr,V含量为标准,进行正 交化试验设计.试验材料在l0kg真空感应炉中熔 炼,热处理工艺见图1. 收稿日期:2002—12-16 作者简介:赵越超(1948-),男,辽宁阜新人,教授本文编校:唐巧风 表1被研究的高速钢轧辊的化学成分(Yrt.%) Tab.1chemicalcompositionsofHSSrolls investigated(毗%) W?=W+1.9Mo;Tungstenequivalent 表2轧辊基体的维氏硬度值(Load:200g) 乃l6.2~ckershardnessvalueofmatrix inrolls(Load:2伽 第6期赵越超等:高速钢热轧辊的成分设计与热处理837 退火工艺 t/h 淬火工艺 图l热处理简图 Fig.1schematicofheattreatment . /.1\空冷t/h 回火工艺 _ *- . 1iratr 图2一系列扫描电镜显微图像 Fig.2aseriesofSEMmicrographS 利用x射线衍射定性分析,确定轧辊用高速钢温度增加,基体的显微硬度值明显增加.这是因为 中的相组成.选用5gFeC13,10mlHC1和100ml酒淬火温度增加,溶入奥氏体中的合金元素随之增 精作为腐蚀剂,将试样深腐蚀,通过光学显微镜和加,淬火后合金元素来不及析出而固溶在马氏体基 扫描电镜观察显微组织.并且使用显微硬度仪对基体中,造成固溶强化.由于轧辊中存在大量平均硬 体的显微硬度进行了测量与研究.度比较高的MC(HV2700),M6C(HV1890)型 2试验结果与分析 x射线定性分析结果表明轧辊中碳化物主要是 MC,MC和微量M2C.从衍射峰的相对强度变化 可以得出,随着V含量的增加,MC型碳化物体积 分数随之增加,鱼骨状MC型碳化物体积分数相对 减少.图2为一系列扫描电镜照片. 图(a)是900?淬火的轧辊,碳化物呈球状 和棒状,集中分布在晶界上.由于热轧过程中,轧辊 承受比较大的交变截荷作用,所以在晶界上容易产生 显微裂纹,并且在轧制过程中不断扩展,最终导致轧 辊的断裂或需重新修复.图(b)和(c)分别是l050 ?淬火的8撤和9#轧辊,球状MC型碳化物在基体中 弥散分布,有利于提高轧辊韵硬度和耐磨擦摩损特 性,同时还存在少量鱼骨状M6C型碳化物;在l150 ?淬火的轧辊同在l050~C淬火的轧辊具有相似的显 微组织,但部分M6C已经溶解.图(d)是l200? 淬火的7#轧辊,碳化物呈现比较大的块状.由于在轧 制过程中轧辊承受载荷较大,粗大的碳化物容易脱 落,造成轧辊表面粗糙,使磨擦系数增大,增大了能 源的消耗,同时还会降低了轧材的表面质量. 用显微硬度仪对3种轧辊基体的硬度进行了研 究,结果见表2.实验数据的结果表明,随着淬火 碳化物和少量M2C(HV2380)型碳化物,当基体 硬度较低时,轧制过程中碳化物容易脱落,造成粘 辊现象,影响轧材质量. 3结论 (1)为了增加基体的硬度,应提高淬火温度, 使基体中的元素固溶量增加;同时,为了防止基体 中出现块状粗大的碳化物,应尽量降低淬火温度. 综合考虑两方面因素,结合试验,确定l050,l150 ?为最佳淬火温度,同时回火温度为560?. (2)为了保证基体中含有大量弥散分布的球状 MC型碳化物,应增加V含量;但V不宜过高,因 为v会降低淬透性,凝固时生成粗大的一次碳化 物,淬火时不能完全溶入奥氏体,从而降低了断裂 韧性,同时还会降低轧辊的表面粗糙度.综合考虑, 一 般轧辊中合金元素的含量应取如下范围:钒,碳 钨,铬的含量份数分别为6%,7%,2.06%,2-3l%, l0.5%,l4.5%,4,6%. 参考文献: 【1】M.Hashimoto.What’SNewinRollTechnologiesoftheWorld:TheIron andSteelInstituteofJapan[M],Tokyo.1995.59—66. 【2】Koseki,Y.Kataoka,YSawa,K.Ichino,K.AiilanoandN.Miyai: What’SNewinRollTechnologiesoftheWorld.JapanTheIronand SteelInstituteofJapan[M].Tokyo.1995.67—7 本文审稿人东北大学徐家桢教授