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高性能轧辊用高铬钢的热处理工艺优化及组织性能研究

胡胜  
【摘要】: 现代轧钢行业的发展日新月异,研制出高性能高使用寿命的新型轧辊是我国轧辊行业面临的新课题。高铬钢轧辊具有优良的抗热裂性能和高耐磨性能,其使用寿命和轧制质量迅速提高,已逐步取代半钢轧辊、高铬铸铁轧辊,成为热轧机粗轧及中厚板粗轧工作辊的主要轧辊品种。 本文设计并制备了3种不同Cr/C比的复合轧辊用高铬钢,通过金相法、X射线衍射、扫描电子显微镜观察、能谱分析以及硬度测试等手段,系统研究了Cr/C、粒化处理以及最终热处理(淬火+回火)工艺对高铬钢显微组织与性能的影响,并探讨了粒化处理与最终热处理复合作用机理。 轧辊用高铬钢铸态组织一般为奥氏体和网状原始共晶碳化物,或奥氏体+珠光体+原始碳化物。随着Cr/C的降低,碳含量增加,共晶碳化物含量增加,网状结构连续性增强。粒化处理是粒化共晶碳化物,改善高铬钢显微组织的有效手段。经粒化处理后,高铬钢的显微组织中碳化物明显溶解,大部分粗大的网状结构已经消失,碳化物呈不连续的短棒状或者是颗粒状;基体在经粒化处理后转变为均匀的黑色球状珠光体组织。粒化处理后再进行最终热处理,得到的组织为均匀的马氏体基体上分布着少量的未溶原始碳化物和大量弥散析出的二次碳化物。 在本文设计的Cr/C范围内,随着Cr/C的增大,高铬钢的硬度下降,冲击韧性升高。相对于铸态,其他三种热处理态,即粒化态、最终热处理态以及粒化+最终热处理态高铬钢的硬度都有明显提高。相对未粒化处理的最终热处理态高铬钢,经过粒化处理的最终热处理态高铬钢冲击韧性有明显提高。高铬钢在1050℃左右淬火能够得到较好的性能。回火温度在450℃时,试样的硬度和冲击韧性均达到峰值。实验结果也表明,粒化和最终热处理双重作用能够有效改善高铬钢显微组织,获得较为优异的综合力学性能。


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