熱處理工藝對高鉻鑄鐵軋輥組織及性能的影響

李紅宇，劉寶存

（ 唐鋼重機裝備有限公司，河北唐山 063306）

熱處理工藝對高鉻鑄鐵軋輥組織及性能的影響

李紅宇，劉寶存

（ 唐鋼重機裝備有限公司，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熱處理工藝和高溫奧氏體化熱處理工藝。通過分析兩種不同熱處理工藝對高鉻鐵軋輥組織和性能的影響，確定高鉻鑄鐵軋輥最優的熱處理工藝。

熱處理；高鉻鑄鐵軋輥；組織及性能

高鉻鑄鐵軋輥鑄態組織中含有較多的殘余奧氏體，有的高達60%，殘余奧氏體為不穩定相，如此多的殘余奧氏體必須通過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介

1.1 低溫熱處理工藝

將軋輥緩慢加熱到臨界溫度AC1以下特定溫度，保溫一定時間，以爐冷方式冷卻到低于150 ℃以下兩段退火工藝。低溫熱處理工藝曲線如圖1。

圖1 低溫熱處理工藝曲線

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 ℃，保溫一定時間，出爐風冷到450 ℃以下，入爐回火?；鼗鸩捎萌位鼗鸸に?，溫度依據軋輥硬度要求而定。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 實驗設備及試驗方法

2.1 實驗設備

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

2.2 試驗方法

從離心復合高鉻鑄鐵軋輥輥身部位切取鑄態本體試樣，編號為a；軋輥經低溫熱處理后從軋輥輥身部位切取本體試樣，編號為b；軋輥經高溫奧氏體化熱處理后從軋輥輥身部位切取本體試樣，編號為c。試樣標注如圖3。

利用直讀光譜儀對試樣進行化學成分分析（表1）；軋輥硬度檢測結果如表2；試樣再經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 軋輥化學成分 %

圖3 試樣標注

表2 軋輥硬度（HSC）

圖4 不同熱處理工藝軋輥的金相組織

3 實驗結果與分析

由圖3.a看出離心復合高鉻鑄鐵軋輥鑄態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看出離心復合高鉻鑄鐵軋輥經低溫熱處理后殘余奧氏體比鑄態組織明顯減少，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看出離心復合高鉻鑄鐵軋輥經高溫奧氏體化熱處理后殘余奧氏體比低溫熱處理后殘余奧氏體更少，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，鑄態組織硬度低，經低溫熱處理后硬度提高，高溫奧氏體化熱處理后硬度最高。這是由于鑄態組織中殘余奧氏體經熱處理后轉變為馬氏體或索氏體，提高了軋輥耐磨性。

軋輥基體組織中的殘余奧氏體是無磁相，不穩定相，且硬度很低，軋鋼過程中軋輥組織中的殘余奧氏體要承受因溫度反復激烈變化而產生的熱應力和巨大的軋制應力，軋輥組織中的殘余奧氏體將被誘導轉變為馬氏體或索氏體，同時伴隨體積增大，體積增加約6%，由此產生較大的組織轉變應力，組織應力如不能及時得到消除，其周圍組織將受到拉應力，軋輥使用過程中在軋制應力和熱應力的綜合作用下，在其輥身部位就容易出現微裂紋，微裂紋如不能及時消除，軋輥在使用過程中裂紋將不斷擴展，嚴重時至輥身掉塊剝落，嚴重影響軋輥使用。

4 結論

（1）離心復合高鉻鑄鐵軋輥鑄態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）離心復合高鉻鑄鐵軋輥經低溫熱處理后殘余奧氏體（5%左右）比鑄態組織明顯減少，軋輥硬度較高, 耐磨性較好。

（3）離心復合高鉻鑄鐵軋輥經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，耐磨性優越。

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

[2] 中國機械工程學會熱處理學會.熱處理手冊[M].北京：機械工業出版社，2008.1：205-336.

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

[4] 劉寶存，左素敏.高鉻鑄鐵板帶工作輥輥身軟點成因分析及對策[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:1603-1302

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