離心鑄造高速鋼軋輥網狀碳化物破碎實驗研究

2016-08-18來源：暫無數據

? ? ? ?本文通過對實驗室條件下利用小型離心鑄機制得的高速鋼軋輥進行研究，重點探討了不同釩鐵－稀土變質量對離心鑄造小型高速鋼軋輥的顯微組織及力學性能的影響，并初步分析了不同的淬火溫度對高速鋼軋輥最終性能的作用效果，為離心鑄造高速鋼軋輥的實際生產提供了參考。?

? ? ? 高速鋼硬度高、耐磨性好，且紅硬性能優異，這些都使其成為軋輥制造的理想材料。今年來，高速鋼軋輥的研究在成分設計[1]、變質處理[2]及熱處理工藝[3]方面都取得了一定的進展。在高速鋼軋輥的生產過程中，碳化物形態對軋輥的綜合性能有著至關重要的影響。本文重點研究了釩鐵－稀土變質對改善碳化物形態及對高速鋼軋輥力學性能的影響，并初步探討了淬火溫度的作用效果，試圖為高速鋼軋輥的實際研制和生產提供實驗依據。?
1．實驗條件?
? ? ? 實驗高速鋼軋輥的化學成分設計如表1-1所示。

1.1 砂型鑄造?
? ? ? 可用砂型鑄造小型高速鋼鑄件來近似模擬現場的生產條件，以考查實際冷卻條件下孕育量變化對高速鋼性能的影響。?
高速鋼采用堿性中頻感應電爐熔煉，出爐溫度為1600℃左右，在澆包內使用釩鐵－稀土復合變質劑（顆粒度為1mm）采用沖入法對鋼水進行變質處理，然后澆注楔形試樣。砂型高速鋼鑄件的化學成分見表1-2。

? ? ?待冷卻后取樣，熱處理后觀察金相組織，確定復合變質劑的變質效果。?
1.2 離心鑄造?
? ? 離心鑄造5爐，軋輥的尺寸為φ180×150mm，具體成分如表1-3所示。

表1-3離心鑄造高速鋼軋輥外層化學成分（Wt%）?

? ? ? 待冷卻后取樣，熱處理后觀察金相組織，打硬度，并測其抗拉強度。?

1.3 熱處理工藝?

? ? ? ?高速鋼軋輥的退火工藝[4]為：880℃×4h，爐冷至750℃，保溫3h，爐冷至室溫。?

? ? ? 對于高速鋼輥環，淬火溫度控制在1180℃左右，淬火冷卻方式采用空淬或水淬，然后在550℃左右回火兩次。即選用的熱處理工藝為：（1180℃×（3～4）h），空淬＋{550℃×（3～5）h，爐冷}×2次。?

? ? 對于砂型鑄造高速鋼件，退火、淬火及回火溫度范圍不變。由于體積較小，保溫時間可適當縮短至2～3個小時，淬火方式為水淬。?

1.4 淬火溫度的影響?

對于特定成分的高速鋼軋輥，固定回火溫度和次數，變更淬火溫度，可得知淬火溫度對力學性能的影響。?

2 實驗結果及分析?

2.1 砂型鑄件?

2.1.1 退火態組織及孕育效果?

金相試樣經過退火熱處理，其顯微組織如圖2-1、2-2、2-3所示。

? ? ?由退火態金相組織可見，復合變質劑量為零的試樣，碳化物為連續網狀分布，隨著變質劑量的增加，碳化物有不同程度的破碎，至1.0％變質劑量時，合金碳化物的形態有了很大改善，傾向于孤立分布。?
2.1.2 回火態硬度?
? ? ? 砂型試樣經過熱處理后，采用HR-150型洛氏硬度計，載荷150kg，打硬度三次。結果見表2-1。

2-1 砂型鑄造高速鋼回火態洛氏硬度?

? ? ? 由硬度數據可知，經淬火＋兩次回火熱處理的高速鋼試樣，硬度可高達HRC63左右（試樣1-1和1-3）?
2.2 離心鑄造軋輥的組織和性能?
2.2.1 金相組織（回火態）?
輥環鑄件經過（淬火＋回火）熱處理后，其典型顯微組織如圖2-4、2-5所示。

3．結論?
（1）采用釩鐵－RE進行變質處理，可有效的改善高速鋼軋輥中的碳化物形態，消除典型的網狀組織，經（淬火＋回火）熱處理后能獲得優良的綜合力學性能。?
（2）在一定的范圍內，隨著釩鐵－RE復合變質劑量的增加，硬度值增加，至1.0％時，硬度到達一個峰值，沖擊韌性、抗壓強度、抗拉強度等其他力學指標也達到一個較為理想的值。?
（3）只要淬火溫度高于1000℃，高速鋼（淬火＋回火）熱處理后得到的硬度都相當高，在HRC60左右。并且在1050℃左右出現一個相對的峰值。超過1050℃，隨著淬火溫度的升高，硬度值有所下降。?

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離心鑄造高速鋼軋輥網狀碳化物破碎實驗研究

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