新型軋輥用高速鋼CCT曲線的測定

趙春梅

（燕山大學 材料科學與工程學院，河北 秦皇島 066004）

新型軋輥用高速鋼CCT曲線的測定

趙春梅

（燕山大學 材料科學與工程學院，河北 秦皇島 066004）

利用全自動相變測定儀測定一種新型軋輥用高速鋼過冷奧氏體的連續冷卻轉變曲線（CCT圖）；分析該鋼連續冷卻過程中轉變產物的組織和硬度特征.結果表明：該鋼的Ac1為770～830℃，Acm為920℃，馬氏體轉變開始溫度Ms為190℃，珠光體轉變的臨界冷卻速度大約為0.8℃/s，貝氏體轉變的臨界冷速接近于0.025℃/s.

CCT曲線；過冷奧氏體；臨界冷卻速度；馬氏體；珠光體；貝氏體

高速鋼軋輥因其具有高的硬度、高的紅硬性、較好的耐磨性和淬透性等良好的使用性能，近年來，在國內外鋼鐵工業領域得到廣泛應用[1].軋輥用高速鋼大多為高C和高W鋼，同時，還含有較多的Cr、Mo、V等合金元素，顯微組織中組成相多、組織復雜.為了改善其性能常常需要對其熱處理工藝進行優化[2-4]，熱處理后軋輥能否達到力學性能要求是生產出合格高速鋼軋輥的關鍵.本文以邢鋼集團提供的新型軋輥用高速鋼為研究對象，測定該種高速鋼的CCT曲線，為該鋼熱處理工藝的優化提供理論數據.

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

本材料所用試樣材料為一種新型軋輥用高速鋼.

1.2 試驗測量設備和試樣尺寸

實驗使用Formastor-F型全自動相變測定儀，試樣尺寸為?3mm×10mm，其一端有一?2mm× 2mm的小孔.

1.3 CCT曲線的測定

將軋輥用高速鋼試樣快速加熱至500℃，然后以0.05℃/s的加熱速度加熱至1100℃，測定該鋼的臨界點Ac1，Acm.在0.028～50℃/s之間以10種不同的冷卻速度分別將奧氏體化的試樣冷卻.試樣奧氏體化工藝曲線如圖1所示.試驗所采用的冷卻速度見表1.

2 實驗結果及分析

2.1 新型軋輥用高速鋼的臨界點

新型軋輥用高速鋼的奧氏體化溫度取為1100℃，測定的新型軋輥用高速鋼臨界點如表2所示.由表可知，新型軋輥用高速鋼的Ac1為770～830℃，Acm為920℃，馬氏體轉變開始溫度Ms為190℃.

圖1 新型軋輥用高速鋼試樣的奧氏體化工藝曲線

表1 試驗采用的冷卻速度

表2 新型軋輥用高速鋼的臨界點

2.2 新型軋輥用高速鋼的CCT曲線

測得的新型軋輥用高速鋼CCT曲線如圖2，同時測量了各個冷速條件下冷卻到室溫時的維氏硬度(HV)，見冷卻曲線最下端的數字.

從圖2中可以看出，新型軋輥用高速鋼的臨界溫度與普通高速鋼相比，相差不大.由于新型軋輥用高速鋼中的碳含量較高，碳在碳化物中的溶解度大于在鐵素體中的溶解度.它能減慢奧氏體中原子的擴散速度，并延長奧氏體轉變前的孕育期，減慢轉變速度，從而增加了奧氏體的穩定性，提高了鋼的淬透性.碳對貝氏體轉變速度的影響很大，在550℃以下時，奧氏體的分解速度總是隨著碳含量的增高而減小，從而使貝氏體轉變速度變慢，奧氏體穩定性增加，因此，使貝氏體轉變曲線向右移動.合金元素影響碳在奧氏體中的擴散速度，從而影響貝氏體的轉變速度.當鋼中的合金元素量一定時，碳含量增加將引起Bs點下降和貝氏體相變孕育期延長.由于含鉻、鉬元素，再加上加熱速度比平衡加熱時稍快，因此新型軋輥用高速鋼的臨界溫度Ac1已不是一個溫度值，而是變成了一個溫度范圍770～830℃.

圖2 新型軋輥用高速鋼的CCT曲線

新型軋輥用高速鋼的鎢含量較普通高速鋼低，鎢含量較低時，如在1.0%時對曲線的影響不大，CCT曲線的形狀與碳素鋼相似，只是稍向右移.鎢在1.5～2.0%時曲線向右移有分成兩個轉變區的趨勢.奧氏體最小穩定溫度約降至500℃，當含鎢量增至2～4%以上時，曲線更向右移，形狀改變.在400℃以上出現兩個“鼻子”，分成珠光體轉變和貝氏體轉變兩個溫度區域，并隨著鎢量的增高而明顯的分開.鎢延遲珠光體型轉變開始的時刻遠大于貝氏體型的轉變開始時刻，由于新型軋輥用高速鋼含鎢量相對同類鋼種低，所以在珠光體型轉變與貝氏體型轉變之間存在很穩定的奧氏體區，珠光體轉變區較同類鋼種左移.

從圖2中還可以看出，珠光體轉變和貝氏體轉變明顯的被抑制，使得整個CCT曲線右移，這與該鋼種增加了過冷奧氏體的穩定性，提高了鋼的淬透性有關.當冷卻速度小于0.06℃/s時，既發生珠光體轉變，又發生貝氏體轉變；當冷卻速度大于0.1℃/s時，珠光體轉變消失，因此，珠光體轉變的臨界冷卻速度大約為0.8℃/s.

當冷卻速度為0.06℃/s時，貝氏體轉變溫度范圍已經很窄，只有將近50℃的轉變區間，而當冷卻速度為0.02℃/s時，貝氏體轉變消失，因此貝氏體轉變的臨界冷速約在0.08～0.02℃/s之間，接近于0.025℃/s.

由CCT曲線可知，馬氏體轉變開始點為190℃，由于新型軋輥用高速鋼具有很高的淬透性，因而當以10℃/s的冷卻速度冷卻到室溫，仍只發生馬氏體轉變，轉變開始點仍是190℃.隨著冷速的進一步降低，冷卻變得緩慢，有部分碳化物析出，馬氏體轉變開始點逐漸升高.由于高的碳含量和較多的合金元素，使馬氏體轉變開始點和結束點顯著降低，尤其結束點一般降至零下，因此，本實驗未測得馬氏體轉變結束點.

3 結論

3.1 測定了新型軋輥用高速鋼的CCT曲線，其Ac1為770～830℃，Acm為920℃，馬氏體轉變開始溫度Ms為190℃.珠光體轉變的臨界冷卻速度大約為0.8℃/s；貝氏體轉變的臨界冷速接近于0.025℃/s.

3.2 確定了新型軋輥用高速鋼在各種不同冷速下的轉變類型，測定了其大致的顯微硬度.

3.3 發現新型軋輥用高速鋼在0.08～0.02℃/s的冷速范圍內，有貝氏體相變發生，可能會具有較好的綜合力學性能，為該鋼開拓了一新的應用領域.

〔1〕崔忠圻.金屬學與熱處理[M].北京:機械工業出版社,2000:276-367.

〔2〕趙建偉,張威,鄒德寧.淬火溫度和冷卻方式對高速鋼軋輥性能的影響.鑄造技術,2005,26(10): 859-875.

〔3〕那順桑,孫彩鳳,年保國,等.V-Cr-Mo-Nb-W高速鋼回火抗力的研究.金屬熱處理,2006,31(7): 64-66.

〔4〕孫大樂,范群,姚利松.奧氏體保溫時間對高速鋼工作輥組織和耐磨性的影響.金屬熱處理,2005, 30(12):9-12.

TG142.15

A

1673-260X（2010）08-0146-02