高速钢轧辊的耐磨性

《高速钢轧辊的耐磨性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高速钢轧辊的耐磨性研究————金属材料研究专题结课论文学院：材料科学与工程学院班级：10级焊接一班姓名：王玉玮学号：100102030018高速钢轧辊的耐磨性研究摘要：高速钢轧辊由于其高耐磨性、高硬度和耐氧化性能，在热轧机上表现突出。轧辊在轧制过程中循环受热造成表面氧化，从而显著的改变工作辊与热轧材料之间的接触和摩擦方式。本文中使用高温显微镜观察研究高速钢轧辊材料表面氧化膜的形成和分布。通过表面观测表明，高速钢材料的氧化膜最初在碳化物和基体的晶界处生长，并迅速的覆盖在碳化物表面，随后持续生长至覆盖整个材料的表面。高速钢材料这种特殊的氧化特性对于轧辊表面形态有特别重要的意义。在氧化气氛下，水

2、蒸气同时增加基体和碳化物的氧化速率。通过小型两辊轧机和Gleeble3500热-力学模拟试验机来研究静态热轧条件下高速钢轧辊与低碳钢试样之间的摩擦行为。试验结果表明，表面光洁和氧化后的轧辊表面具有完全不同的摩擦行为，不管是在不同的压下量还是温度条件下，有氧化膜的轧辊的摩擦力总是比光洁的轧辊要高。工作辊的表面状况对于粗糙度有决定性的影响。关键词：高速钢表面氧化摩擦性能热轧制1、绪论高速钢轧辊由于具有优秀的耐磨性、高的硬度和耐氧化性，无论在热轧机的粗轧或是精轧阶段，都比传统高铬钢轧辊以及无限冷硬铸铁轧辊表现出优势。在热轧过程中与钢坯的瞬时接触，使轧辊表面被加热到接近650℃，随后又冷却至500

3、℃左右。这种循环受热导致辊面氧化膜的产生，显著的改变工作辊和轧制材料之间的摩擦性能。人们在研究轧辊表面氧化膜的摩擦学性能方面做过很多实验和数据研究，这些研究显示，氧化膜的物理性质和机械性能决定了辊面质量，并可能导致轧制材料的表面缺陷。在轧制过程中，接触小于30次/分钟时，氧化膜会在高温、机械疲劳和压力的作用下剥落。因此研究高速钢轧辊材料使用初期的氧化行为显得十分必要。轧辊的磨损失效方式有四种：表面磨损、机械疲劳、热疲劳、化学腐蚀。轧制材料的氧化膜对轧辊造成磨损则是轧辊损耗的一个主要形式。工作辊和轧材的摩擦学行为则是热轧过程的关键所在。在本文中，通过CCD相机借助高温金像显微镜，实现在650

4、℃高温、干燥或12.5%的湿度下，观察高速钢轧辊氧化膜的形成和扩展。这是首次通过小型两辊轧机和Gleeble3500热-力学模拟试验机来研究慢速热轧条件下工作辊与热轧材料之间的摩擦行为。试验后，使用SEM、XRD、AFM、外表形貌测量仪等设备对试样氧化膜的微观结构、组织、粗糙度进行分析。2、试验2.1选材试验中高速钢成分（质量分数）测定如下：Cl.96%,Cr4.85%,Mo4.47%,W3.4%,V4.00%,Mnl.26%，其余为Fe。其中有三种碳化物共占13%的体积分数：薄片状MC型碳化物，约占9%；其余为棒状的Mo系M2C型和网状的铬系M7C3型，共占4%。2.2氧化原理研究一般研

5、究氧化物的形成使用热重分析法和Gleeble热-力学模拟，并不能直接观察到氧化过程的所有参数。但是，通过以上装置，可以观测到试样的高温金像，同时记录出温度变化，对应出试样氧化期在力学性能表现出的变化。加热时，将试样（2.7x2.7x2m3）放置在坩埚上，光洁的表面向上，坩埚悬浮在一个镀金的椭圆形红外加热装置中，如图1所示。图1氧化观测装置的图示氧化性的气体通过软管到达试样表面。将工业压缩空气通过50℃的恒温蒸馏水，获得12.5%的湿度，以此用来提供氧化气氛。试验过程中，在高纯氩气保护氛围下，将试样加热至650℃恒温5分钟，使试样受热均匀。然后关闭氩气，通入氧化气氛，持续30分钟，同时确保试

6、样温度保持在650℃。氧化过程完成后，通入气氛改为高纯氩气，防止试样进一步氧化，同时使试样在1.7℃/s的速度下冷却至室温。2.3摩擦性能测试在研究滚动摩擦和疲劳测试时，忽略了热轧钢材的塑性形变。为了研究热轧工作辊在静态热轧制条件下的摩擦力学行为，我们将一个小型两辊高速轧机通过改装，连接在Gleeble3500热-力学模拟试验机上，如图2所示。图2小型两辊高速轧机示意图通过两个安装在上辊轴承上的压力计可以检测出轧制力。通过调节两辊之间的间距，来获得所需的轧制下压量。试样使用热-力学模拟器的夹具夹住，在热轧模拟试验之前通过电流加热至所需温度。数字控制系统模拟轧制参数，驱动模拟器部件模拟轧制。

7、考虑到Gleeble模拟器的空间限制，轧制距离设置为25mm。试验中使用的轧材为低碳钢。为了模拟光洁/氧化后的辊面，我们研究了高速钢轧辊的两种不同的表面形态。一个种是光洁的金属表面，粗糙度约0.2~0.3μm（Ra）；一种是氧化后的辊面，在干燥的工业空气气氛，700℃温度条件下，氧化80分钟后形成，粗糙度约1.2μm，氧化膜厚度约7μm。试样在氩气保护氛围下加热到700和850℃后开始轧制，轧制速度15mm/s，下压量为