含稀土轧辊用高速钢淬回火过程微观组织转变.pdf

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第33卷第3期材料热处理学报Vo1．33No．32012年3月TRANSACTIONSOFMATERIALSANDHEATTREATMENTMarch2012含稀土轧辊用高速钢淬回火过程微观组织转变王明家，陈雷，王子兮，李枯(1．燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北秦皇岛066004；2．燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004)摘要：利用金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及能损谱(EELS)等手段，研究了含稀土轧辊用高速钢在1100℃淬火和550℃两次回火热处理过程的微观组织变化特征，重点探讨了碳化物行为。结果表明，淬火加热过程中热稳定性较高的MC和Mc型一次共晶碳化物难以溶解，亚稳态的M：C型一次共晶碳化物则发生分解反应得到MC和MC两种碳化物，分解形成的MC较MC量多且尺寸较大，小颗粒MC包含在MC之中；淬火基体组织由马氏体和残留奥氏体组成，淬火马氏体既有板条马氏体也有孪晶型马氏体。经两次回火后，残留奥氏体得以有效消除，大量细小富V的MC型二次碳化物弥散析出产生二次硬化现象。关键词：高速钢轧辊；碳化物；基体；淬火；回火中图分类号：TG142．45文献标志码：A文章编号：1009-6264(2012)03-0057—05MicrostructuralcharacterizationofahighspeedsteelcontainingrareearthsforrollsunderquenchingandtemperingconditionWANGMing—jia，CHENLei，WANGZi—xi，LIZhe(1．StateKeyLaboratoryofMetastableMaterialsScienceandTechnology，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China；2．CollegeofMechanicalandEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China)Abstract：Microstructuralcharacterizationofahighspeedsteelcontainingrareearthforrollsduringquenchingandtemperingwasinvestigatedbymeansofopticalmicroscopy(OM)，scanningelectronmicroscopy(SEM)，transmissionelectronmicroscopy(TEM)，X-raydifraction(XRD)andelectronenergylossspectroscopy(EELS)．TheresultsshowthatitisdifficultofstableMCandM6Ceutecticcarbidestodissolveintheprocessofquenchheating，whiletheM2CeutecticcarbidesdecomposetoMCandM6C．ThemoreM6CcarbideswithlargersizeareformedbythedecompositionofM2CcarbidescomparedwiththatofthesmallerMCcarbidesembeddedintheM6Ccarbides．Thematrixofthequenchedsteelconsistsoflathmartensitewithalittletwinnedmartensiteandretainedaustenite．Anumberoffinevanadium-richsecondarycarbidesprecipitatedispersedlyandtheretainedausteniteiseliminatedeffectivelyaftertwicetempering．Keywords：highspeedsteelrolls；carbide；matrix；quenching；tempering高速钢轧辊具有高硬度和优异的高温耐磨性，是物是高速钢轧辊组织的主要组成部分。其中，碳化物近年来最新发展起来的轧辊品种，用作热带钢连轧机的类型、形态、分布及数量是高速钢轧辊质量的控制精轧F2一F5工作辊可显著提高轧材的表面质量，减少因素，直接关系到轧辊的各项性能；基体组织在热加消耗和轧制成本⋯。由于高速钢中含有C、Cr、Mo、工过程，特别在热处理过程中随着碳化物的调整而变V、W、Co等多种合金元素，属于复杂的多元合金系化，与碳化物之间发生复杂的交互作用。稀土作为一统，在组织结构上，回火马氏体基体和大量合金碳化种活性元素加入到高速钢中可以改变碳化物的形态、分布及数量，使高速钢轧辊的凝固组织得到改善，有收稿日期：2011-10—17；修订日期：2011．12-17利于热处理后轧辊获得良好的力学性能，提高轧辊的基金项目：国家自然科学基金资助项目(51071136)；国家“863”计划韧性，降低轧辊的热裂倾向。因此，含稀土元素的(2006AA03Z532)轧辊用高速钢作为一种新型的轧辊材料受到许多研作者简介：王明家(196O一)，男，博士，教授，博导，主要从事轧辊材料及工艺技术研究，发表论文3O余篇，电话：0335．8058656．E．mail：究人员的关注。然而，目前关于含稀土元素的轧辊用mingka@ysu．edu．cn。高速钢的研究多侧重凝固组织和热处理后使用性能 第3期王明家等：含稀土轧辊用高速钢淬回火过程微观组织转变613结论2)含稀土高速钢淬火后的基体由马氏体和残留奥氏体组成，淬火马氏体以板条马氏体为主，也有少1)含稀土高速钢中MC和MC型一次共晶碳化量的孪晶马氏体；物的稳定性较高，淬火加热难以溶解；MC型一次共3)经550℃两次回火后，含稀土高速钢中残留晶碳化物淬火过程中发生MC+一Fe—Mc+M6C分奥氏体得以有效消除，大量细小富V的MC型二次碳解反应，小颗粒MC被包围在MC之中形成复合碳化物弥散析出产生二次硬化效果。化物；参考文献[1]符寒光，邢建东．高速钢轧辊制造技术[M]．北京：冶金工业出版社，2007．[2]WangMJ，LiYM，WangZXeta1．Effectofrareearthelementsonthethermalcrackingresistanceofhighspeedsteelrolls[J]．JournalofRareEarths，2011，29(5)：489—493．[3]FuHG，XiaoQ，LiYX．AstudyofthemicrostructuresandpropertiesofFe·V—W—Moalloymodifiedbyrareearth[J]．MaterialsScienceandEngineeringA，2005，395：281—287．[4]WangMJ，MuSMi，SunFFeta1．Influenceofrareearthelementsonmicrostructureandmechanicalpropertiesofcasthigh-speedsteelrolls[J]．JournalofRareEarths，2007，25：490—494．[5]YangJ．ZouDN，LiXMeta1．Effectofrareearthonmicrostructuresandpropertiesofhighspeedsteelwithhighcarboncontent[J]．JournalofIronandSteelResearch，International，2007，14(1)：47—52，59．[6]邓玉坤，陈景榕，王世章．高速工具钢[M]．北京：冶金工业出版社，2002．[7]迟宏宵，马党参，吴立志，等．M2高速钢中M2C共晶碳化物的相变行为[J]．金属热处理，2010，35(5)：19—22．CHIHong．xiao，MADang．shen，WULi-zhi，eta1．PhasetransitioncharacteristicsofM2CeutecticcarbideinM2highspeedsteel[J]．HeatTreatmentofMetals，2010。35(5)：19—22．[8]王贵，周新初，李殿凯，等．稀土对35CrMo钢淬火组织结构的影响[J]．兵器材料科学与工程，2001，24(1)：19—22．WANGGui。ZHOUXin．chu，LIDian．kai，eta1．EffectofREonquenchmicrostructureof35CrMosteel[J]．OrdnanceMaterialScienceandEngineering，2001，24(1)：19—22．[9]栾义坤，白云龙，宋男男，等．离心铸造轧辊用高速钢的热处理[J]．金属学报，2009，45(4)：470—475．LUANYi．kun。BAIYun．1ong，SONGNan．nan，eta1．Heattreatmentofhighspeedsteelusedforcentrifugalcastrolls[J]．ActaMetallurgicaSinica，2009，45(4)：470—475．[1O]刘宗昌，袁泽喜，刘永长．固态相变[M]．北京：机械工业出版社，2010．