半高速钢轧辊显微组织和碳化物类型研究

对两种不同成分的半高速钢试样进行淬、回火处理,研究不同热处理状态下半高速钢材料的显微组织及不同类型碳化物的形貌和特性,为开发半高速钢轧辊产品,有效改善轧辊性能提供依据。     

高速钢轧辊的组织性能及失效机制

针对高速钢轧辊剥落试样,通过SEM对试样表面裂纹、内部裂纹和断口形貌进行了观察,同时对样品进行了EDS分析及硬度测试,研究了高速钢轧辊组织中碳化物种类、形态及分布,分析了影响疲劳裂纹形成、扩展因素,以及硬度和耐磨性变化的影响因素。结果表明:高速钢轧辊表面产生热疲劳裂纹的主要原因是由于轧辊受到剧烈的冷热温度交替变化,在辊表面产生严重热应变,出现热疲劳裂纹,扩展后造成剥落。裂纹萌生、扩展路径和方式与热疲劳或接触疲劳应力有关,减少轧辊中夹杂物的数量,细化夹杂物状态,改善轧辊组织中碳化物的形态和分布,有利于减轻热疲劳裂纹的萌生和扩展。     

轧辊用新型高速钢特征温度下碳化物的析出动力学

采用示差扫描量热仪(DSC)测量了轧辊用新型高速钢材料不同类型碳化物的析出温度,并采用场发射扫描电镜(FESEM)观察其典型形貌和测定其相结构.在各特征温度下,分别对轧辊用新型高速钢保温15、20、25和30 min后快冷,采用金相统计软件对碳化物的体积分数进行了统计.结果表明:轧辊用高速钢在1300℃的温度快冷后,保温25 min时MC相的体积分数有最大值;1220 ℃快冷后MC和M2C相的体积分数均在保温20 min时有最大值;1150℃快冷后MC的体积分数一直增加,M2C的体积分数在保温20 min时有最大值,25 min时有最小值,而M6C的体积分数先增加后减少,保温20 min时有最大值.     

K/Na-V-Mo复合变质对轧辊用高速钢组织及性能的影响

通过对轧辊用高速钢进行复合变质及热处理。探讨了含碱金属K/Na以及V、Mo合金元素的变质剂的加入量对轧辊用铸造高速钢共晶组织的影响。试验结果表明：在1．0％范围内，随着复合变质剂含量的逐渐增加，共晶碳化物的形貌和分布得到了改善，晶粒得到细化，分布趋于均匀，轧辊用高速钢的硬度略有下降，但韧性有很大提高。变质剂含量继续增加，组织和性能没有明显改善。进一步分析表明：变质剂中的合金元素可促进在晶粒中或沿晶界均匀分布的非连续状硬质碳化物的生成．从而达到改善组织、提高力学性能的作用。     

外加磁场对离心铸造高速钢轧辊组织和性能的影响

为改善高速钢轧辊的凝固组织以提高其使用性能,在离心铸造过程中引入磁场,研究了不同磁场强度对高速钢轧辊凝固组织的影响.结果表明,施加磁场后,高速钢轧辊凝固组织中残留的奥氏体含量降低;随着磁场强度的增加,凝固组织中共晶碳化物断网倾向增强,碳化物的类型也发生改变,其硬度值不断增大;当磁场强度达到0.15 T时,轧辊组织中的碳化物类型为M7C3、M2C和MC,MC型碳化物细小弥散,共晶碳化物断网情况最为理想,维氏硬度值最大.     

半高速钢轧辊材料性能的研究

通过正交试验设计了半高速钢轧辊的化学成分，性能测试结果表明，半高速钢材料的耐磨性约为贝氏体球墨铸铁材料的2倍，并研究分析了钒、钼、钨、碳对半高速钢轧辊组织和性能的影响。     

具有最佳碳化物成分的轧辊用新型高速钢的研制

高速钢铸造辊应用于带钢热轧机精轧机组的头几个机架中。1990年代初期，轧辊生产者面临着在提高轧机生产能力的情况下确保带钢良好表面质量的产品研制问题。轧机精轧机组作业辊的使用特点直接影响带钢表面质量、轧制进度、由轧辊的磨损及最低研磨量所控制的轧辊作业时间(t／min)、轧辊磨削车间的装载量(换辊数)。     

高速钢轧辊及其合金元素

本文简单介绍了高速钢轧辊及其优点,重点分析了其中的合金元素和碳化物,并设计出适合生产与使用的高速钢轧辊。     

离心铸造高速钢轧辊网状碳化物破碎实验研究

本文通过对实验室条件下利用小型离心铸机制得的高速钢轧辊进行研究，重点探讨了不同钒铁一稀土变质量对离心铸造小型高速钢轧辊的显微组织及力学性能的影响，并初步分析了不同的淬火温度对高速钢轧辊最终性能的作用效果，为离心铸造高速钢轧辊的实际生产提供了参考。     

热处理对高速钢球墨铸铁复合轧辊芯部性能的影响

对离心铸造高速钢球墨铸铁复合轧辊芯部球墨铸铁试样进行热处理,研究了在不同的淬火温度下轧辊芯部的球墨铸铁试样的力学性能及石墨、组织形态的变化情况。结果表明,在1000℃至1100℃之间淬火,球墨铸铁的性能可满足高速钢复合轧辊的要求,考虑到工作层高速钢的淬火效果,建议淬火温度在1050℃至1100℃之间,为离心铸造高速钢球墨铸铁复合轧辊的热处理提供了参考依据。     

高速钢冷轧辊的组织与性能分析

论述了用高速钢生产轧制高强度螺纹钢筋的冷轧辊的可行性。利用光学显微镜、扫描及透射电子显微镜，对高速钢冷轧辊经“低淬、高回”的半硬化处理后的组织进行了分析，探讨了其性能优良的内在机理。结果表明，其性能满足轧制65、70螺纹钢的要求。     

热处理对高钒高速钢滚动磨损性能的影响

采用自制的WM-1型滚动磨损试验机研究了高钒高速钢经900-1100℃淬火后550℃回火及1100℃淬火后250～550℃回火时的滚动磨损性能，并利用SEM对其显微组织进行了分析。结果表明：550℃回火条件下，低温淬火时基体组织以回火马氏体为主，随着淬火温度升高，残余奥氏体含量升高，马氏体含量相对减少，而耐磨性随淬火温度升高逐渐升高；1100℃淬火条件下，低温回火时基体组织主要以残余奥氏体为主．随着回火温度升高，残余奥氏体量减少，而其耐磨性随回火温度的升高逐渐升高，达到一定值后开始降低。以耐磨性为评价标准．最佳热处理工艺为：1050℃淬火，450℃或550℃回火；研究结果揭示了适量的残余奥氏体有利于提高滚动磨损性能。     

热处理对高钒高速钢滚动磨损性能的影响

采用自制的WM-1型滚动磨损试验机研究了高钒高速钢经900～1 100℃淬火后550℃回火及1100℃淬火后250～550℃回火时的滚动磨损性能,并利用SEM对其显微组织进行了分析。结果表明:550℃回火条件下,低温淬火时基体组织以回火马氏体为主,随着淬火温度升高,残余奥氏体含量升高,马氏体含量相对减少,而耐磨性随淬火温度升高逐渐升高;1 100℃淬火条件下,低温回火时基体组织主要以残余奥氏体为主,随着回火温度升高,残余奥氏体量减少,而其耐磨性随回火温度的升高逐渐升高,达到一定值后开始降低。以耐磨性为评价标准,最佳热处理工艺为:1050℃淬火,450℃或550℃回火;研究结果揭示了适量的残余奥氏体有利于提高滚动磨损性能。     

热处理工艺对高钒高速钢组织与滚动磨损性能的影响

研究了20种热处理工艺对高钒高速钢的硬度、冲击韧性、残余奥氏体量与滚动磨损性能的影响,并利用SEM对其显微组织进行了分析,筛选出了适合滚动磨损的热处理工艺。研究结果表明:淬火温度升高,其残余奥氏体量升高;回火温度升高,其残余奥氏体量减少。淬火温度为900～1 000℃时,回火温度对耐磨性的影响不大;1 050～1 100℃淬火,450～550℃回火时,滚动磨损性能大幅度提高。以滚动耐磨性为评价指标,综合考虑热处理工艺对力学性能、滚动耐磨性、设备损耗及生产成本的影响,最适宜的热处理工艺为:淬火加热温度1 050℃,回火温度450～550℃。     

变质处理高速钢导辊的研究

通过调整高速钢成分和采用RE—K—Na复合变质处理；改变了共晶碳化物的形态和分布，使铸造高速钢冲击韧度提高69．9％，热疲劳抗力也明显改善。变质处理高速钢导辊使用中不粘钢、不破碎、不剥落，使用寿命比高镍铬合金铸钢和Crl2MoV锻钢导辊提高2—3倍。     

离心铸造高速钢复合轧辊外层材料性能的研究

研究了稀土变质和稀土加钒变质对离心铸造高速钢轧辊的显微组织及力学性能的影响,测定了其最终热处理后的碳化物类型,结果表明,采用0.3%稀土变质处理对碳化物的形状、分布改善效果不明显,但可以促进加热过程中网状碳化物的球团化;采用稀土加钒变质对碳化物的形状、大小和分布改善情况较好.经过最终热处理后,高速钢中的碳化物类型为MC和M6C型.     

高碳高速钢轧辊中合金元素的作用及成分设计

高碳高速钢轧辊具有良好的抗高温磨损和抗热疲劳性能,在热轧钢生产中获得了广泛的应用。本文对高碳高速钢轧辊中各种元素的作用进行了详细分析,并设计了耐磨高速钢轧辊成分,应用于热轧棒材轧机上,获得了良好的使用效果。     

高韧高硬高速钢的研究

研制开发了一种碳化物尺寸甚小、硬度高于HRC67的高韧高硬高速钢,即25W3Mo4Cr2V7Co5钢。其锻造性能远优于传统高速钢,热处理工艺仅略复杂于传统高速钢。用化学分析法、金相分析法、X射线结构分析法以及表面硬度和显微硬度测定法研究了渗碳温度和时间、淬火加热温度以及回火温度和次数对其渗层的碳浓度分布、金相组织、相组成、层深、表面硬度和硬度梯度的影响规律。结果表明,25W3Mo4Cr2V7Co5钢的共晶碳化物尺寸细小(其平均尺寸约为2～4μm,最大尺寸仅约为8μm,仅及超硬高速钢M42的1/3～1/2);经最佳渗碳规范处理后,其碳化物平均尺寸仅为4～6μm(最大尺寸仅为10μm),其硬度可达M42的硬度水平,即HRC67～70。     

4Cr5MoSiV1钢中碳化物对热疲劳性能影响

运用Uddeholm自约束试验法比较4Cr5MoSiV1钢的热疲劳性能，结果表明，材料的组织均匀性对热疲劳性能有明显影响，共晶碳化物及碳化物链状沿晶分布会恶化其热疲劳性能。     

SDH13钢的组织性能及热疲劳行为研究

研究了钢的生产工艺对模具性能和使用寿命的影响。研究结果表明,普通工艺生产的H13钢模块含有大块状共晶碳化物,并且存在成分偏析,导致钢的冲击韧度降低,影响模具的使用性能。而采用高温均匀化和超细化等工艺处理SDH13钢,则消除了大块共晶碳化物,改善了偏析和碳化物的形态及分布,细化了组织,从而提高了模块的心部强韧性和模具的使用寿命。