铸造高速钢轧辊热处理缺陷形成与控制技术研究.pdf

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1、铸造高速钢轧辊热处理缺陷形成与控制技术研究符寒光1，邢建东2(1．清华大学机械工程系，北京：100084)(2．西安交通大学材料科学与工程学院，西安：710049)I摘要l着重研究了离心铸造高速钢轧辊退火、淬火和回火过程中裂纹产生的原因，并提出了解决方法．还研究了高速钢轧辊的高温氧化并开发了防氧化涂料。应用改进后的工艺热处理高速钢轧辊，轧辊裂纹率减少90％以上，氧化明显减轻，轧辊表面硬度提高，硬度均匀性改善，有利于改善轧辊使用性能。I关键词l高速钢轧辊；热处理；裂纹；氧化；硬度AStudyofDefectFormationandControllingofHig

2、hSpeedSteelRollatHeatTreatmentFuHanguan91，XingJiandon92(1．DepartmentofMechanicalEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084；2．SchoolofMaterialsScience＆Engineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049)fAbstractlThereasonswhythecrackleproducesintheannealing，quenchingandtemperofhighspe

3、edsteelrollshaveinvestigatedandmainmethodspreventingcracklealsoputforward．Thehigh—temperatureox-idationofhighspeedsteelroilsisresearchedandtheantioxidationcoatinghassuccessfullydeveloped．Afterusingtheheattreatmentprocessthathasimprovedthecracklerateofhi【ghspeedsteelrollsdropsbyrrlor

4、ethan90％，thethicknessofoxidizinglayersobviouslyreduces，thesurfacehardnessofroilsraises，thehomogeneityofhardnessimproves，whichhelpstoimprovetheserviceperformanceoftheroils．IKeywordsIHighspeedsteelroll；Heattreatment；Crack；Oxidation；Hardness铸造高速钢轧辊具有硬度高、红硬性和耐磨性好等特点，自1988年问世以来，已在轧钢尤其是热轧

5、生产中获得了广泛的应用”，Io高速钢轧辊的组织和性能与热处理有直接关系“’“。由于轧辊用高速钢与传统高速工具钢的成分和工艺条件等方面存在着较大的差异，所以，高速钢轧辊热处理不能照搬传统高速工具钢热处理工艺Ill。在详细研究了淬火温度、冷却方式、回火温度和回火次数对高速钢轧辊组织和性能影响的基础上，获得了高速钢轧辊最佳热处理工艺[710高速钢轧辊实际生产过程中仍存在裂纹和氧化两大难题，明显降低高速钢轧辊质量，影响高速钢轧辊的生产和使用，在分析影响高速钢轧辊裂纹和氧化因素的基础上，开发了高速钢轧辊热处理新工艺，并应用于实际生产中，获得了良好的效果。l高速钢轧辊退火

6、裂纹的形成与防治铸造高速钢轧辊硬度高，直接加工难度大，需要进行软化退火处理。高速钢轧辊导热性差，铸件内应力大，普通退火处理容易开裂。图1是高速钢轧辊普通退火后的开裂图片，轧辊在退火炉内直接裂成了两2004中国俦造活动周论文集半，裂纹面很整齐，是典型的脆性开裂，裂纹面并无明显的夹杂、气孔和疏松等铸造缺陷，表明高速钢轧辊退火裂纹并不是因为铸造质量差引起的，而是由于退火工艺不合适造成的。这是因为轧辊中合金元素含量高，而离心铸造高速钢轧辊冷却速度快，铸造组织中含有较多的马氏体，铸造高速钢轧辊已发生体积膨胀，退火时快速加热使轧辊表层回火收缩。产生拉应力，当拉应力超过临界

7、断裂强度时，出现裂纹。防止高速钢轧辊退火裂纹的有效措施除了降低加热升温速度外，在升温过程中增加3次保温，使轧辊加热中内应力不断松弛，高速钢轧辊采用图2所示的退火工艺，可以彻底消除轧辊退火裂纹，而且轧辊退火后的硬度低(30—35HRC)，加工性能好。圈1轧辊退火后开裂图片渤／6507炉冷≥50℃550／．2h。5h后炉冷或空冷侗山图2高速钢轧辊退火工艺2高速钢轧辊淬火裂纹的形成与防治钢铁材料淬火裂纹的形成主要有：位错塞积形成裂纹、位错反应形成裂纹和夹杂物边界形成显微裂纹⋯。对于铸造高速钢轧辊来说，其中含有相当数量的第二相粒子。如各种碳化物及非金属夹杂物，它们多为

8、硬而脆的相，它们的形状和分布将影响轧辊