熱處理工藝對(duì)高鉻鑄鐵軋輥組織及性能的影響

李紅宇，劉寶存

（ 唐鋼重機(jī)裝備有限公司，河北唐山 063306）

熱處理工藝對(duì)高鉻鑄鐵軋輥組織及性能的影響

李紅宇，劉寶存

（ 唐鋼重機(jī)裝備有限公司，河北唐山 063306）

高鉻鑄鐵軋輥目前普遍采用的熱處理工藝有兩種，即低于臨界溫度的低溫?zé)崽幚砉に嚭透邷貖W氏體化熱處理工藝。通過(guò)分析兩種不同熱處理工藝對(duì)高鉻鐵軋輥組織和性能的影響，確定高鉻鑄鐵軋輥?zhàn)顑?yōu)的熱處理工藝。

熱處理；高鉻鑄鐵軋輥；組織及性能

高鉻鑄鐵軋輥鑄態(tài)組織中含有較多的殘余奧氏體，有的高達(dá)60%，殘余奧氏體為不穩(wěn)定相，如此多的殘余奧氏體必須通過(guò)熱處理才能加以消除，以滿足軋輥使用要求。

1 高鉻鑄鐵軋輥兩種熱處理工藝簡(jiǎn)介

1.1 低溫?zé)崽幚砉に?/p>

將軋輥緩慢加熱到臨界溫度AC1以下特定溫度，保溫一定時(shí)間，以爐冷方式冷卻到低于150 ℃以下兩段退火工藝。低溫?zé)崽幚砉に嚽€如圖1。

圖1 低溫?zé)崽幚砉に嚽€

1.2 高溫奧氏體化熱處理工藝

將軋輥加熱到奧氏體化溫度以上30 ℃～50 ℃，保溫一定時(shí)間，出爐風(fēng)冷到450 ℃以下，入爐回火。回火采用三段回火工藝，溫度依據(jù)軋輥硬度要求而定。高溫奧氏體化熱處理工藝曲線如圖2。

圖2 高溫奧氏體化熱處理工藝曲線

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

ARL3460 OES直讀光譜儀、電火花切割機(jī)、試樣拋光機(jī)、 Axiovert 40 MAT金相顯微鏡、HS140肖氏硬度計(jì)。

2.2 試驗(yàn)方法

從離心復(fù)合高鉻鑄鐵軋輥輥身部位切取鑄態(tài)本體試樣，編號(hào)為a；軋輥經(jīng)低溫?zé)崽幚砗髲能堓佪伾聿课磺腥”倔w試樣，編號(hào)為b；軋輥經(jīng)高溫奧氏體化熱處理后從軋輥輥身部位切取本體試樣，編號(hào)為c。試樣標(biāo)注如圖3。

利用直讀光譜儀對(duì)試樣進(jìn)行化學(xué)成分分析（表1）；軋輥硬度檢測(cè)結(jié)果如表2；試樣再經(jīng)磨光拋光制備金相試樣，用4%硝酸酒精侵蝕后在金相顯微鏡下觀察其基體組織，金相組織如圖4所示。

表1 軋輥化學(xué)成分 %

圖3 試樣標(biāo)注

表2 軋輥硬度（HSC）

圖4 不同熱處理工藝軋輥的金相組織

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

由圖3.a看出離心復(fù)合高鉻鑄鐵軋輥鑄態(tài)組織中含有較多的奧氏體，基體組織為屈氏體+馬氏體+25%碳化物+50%左右殘余奧氏體。

由圖3.b看出離心復(fù)合高鉻鑄鐵軋輥經(jīng)低溫?zé)崽幚砗髿堄鄪W氏體比鑄態(tài)組織明顯減少，基體組織為屈氏體+馬氏體+25%碳化物+5%左右殘余奧氏體。

由圖3.c看出離心復(fù)合高鉻鑄鐵軋輥經(jīng)高溫奧氏體化熱處理后殘余奧氏體比低溫?zé)崽幚砗髿堄鄪W氏體更少，基體組織為屈氏體+馬氏體+25%碳化物+1%左右殘余奧氏體。

由表2可看出，鑄態(tài)組織硬度低，經(jīng)低溫?zé)崽幚砗笥捕忍岣撸邷貖W氏體化熱處理后硬度最高。這是由于鑄態(tài)組織中殘余奧氏體經(jīng)熱處理后轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或索氏體，提高了軋輥耐磨性。

軋輥基體組織中的殘余奧氏體是無(wú)磁相，不穩(wěn)定相，且硬度很低，軋鋼過(guò)程中軋輥組織中的殘余奧氏體要承受因溫度反復(fù)激烈變化而產(chǎn)生的熱應(yīng)力和巨大的軋制應(yīng)力，軋輥組織中的殘余奧氏體將被誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或索氏體，同時(shí)伴隨體積增大，體積增加約6%，由此產(chǎn)生較大的組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力，組織應(yīng)力如不能及時(shí)得到消除，其周圍組織將受到拉應(yīng)力，軋輥使用過(guò)程中在軋制應(yīng)力和熱應(yīng)力的綜合作用下，在其輥身部位就容易出現(xiàn)微裂紋，微裂紋如不能及時(shí)消除，軋輥在使用過(guò)程中裂紋將不斷擴(kuò)展，嚴(yán)重時(shí)至輥身掉塊剝落，嚴(yán)重影響軋輥使用。

4 結(jié)論

（1）離心復(fù)合高鉻鑄鐵軋輥鑄態(tài)組織中含有大量殘余奧氏體（50%左右），軋輥硬度較低，耐磨性較差。

（2）離心復(fù)合高鉻鑄鐵軋輥經(jīng)低溫?zé)崽幚砗髿堄鄪W氏體（5%左右）比鑄態(tài)組織明顯減少，軋輥硬度較高, 耐磨性較好。

（3）離心復(fù)合高鉻鑄鐵軋輥經(jīng)高溫奧氏體化熱處理后殘余奧氏體基本消除（1%左右），軋輥硬度最高，耐磨性優(yōu)越。

[1] 文鐵錚，郭玉珍.軋輥制造技術(shù)新論[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，2014.2:199-200.

[2] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理學(xué)會(huì).熱處理手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.1：205-336.

[3] 劉寶存，左素敏. 離心復(fù)合高鉻鋼軋輥熱處理工藝[J]. 中國(guó)鑄造裝備與技術(shù),2015(4).

[4] 劉寶存，左素敏.高鉻鑄鐵板帶工作輥輥身軟點(diǎn)成因分析及對(duì)策[J]. 鑄造,2015(9).

The inf uence of organization and performance heat treatment of high chromium cast roll

LI HongYu,LIU BaoCun
(Tangshan Stainless Steel Co.,Ltd., Tangshan 063006, Hebei, China）

High chromium cast iron roll heat treatment process, there are two widely used currently, namely below the critical temperature of low temperature heat treatment process and the high temperature austenitizing heat treatment process. Through the analysis of two different heat treatment process on the microstructure and mechanical properties of high chromium iron roll, the infl uence of certain centrifugal composite of high chromium cast iron roll, the optimal heat treatment process.

heat treatment process; high chromium cast iron roll; organization and performance

TG156；

A；

1006-9658（2016）05-0057-02

10.3969/j.issn.1006-9658.2016.05.016

2016-03-20

稿件編號(hào):1603-1302

李紅宇（1966—），男，高級(jí)工程師，主要從事軋輥鑄造、熱處理工藝的研究與開發(fā).