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1、g Cr 3 M O 冷轧辊钢的热处理 机械工业部机械科学研究院(北京 10 0 044 ) 刘治山 I摘要】 采用分析对比的方法 , 研 究了gC r3M。 钢与制造冷轧辊常规用 gCrZM。 钢在热处理制度 、 金相组织和力 学性能诸方面的异同 , 为开发 gCr3MO 冷轧工作辊 , 制定合理的热处理工艺奠定了基础 。 关镇词 : 冷轧辊钢淬火回火 H eat T rea tm en t of gCr 3MoC old R oller Ste el LiuZ hisha n 【 A加tra ctl T hediffr e nee b etween gCr3Mo ste elan dgC
2、rZMoste elin h e attr e atment p roees s ,m etal logr aphie mi - e r o str u etu r ea nd m e ehan ie alp ropertie s h a v e be e n in v e stigated by the m etho d ofanalysisandeo mpa ris on . T he eo nelu sio n d r awn from the r e se a r c hm a ybe of g uidanc esign ific an e e to de v elo pgCr3Mo
3、eo l d ro l le rpr odu ets . KeyWords :eo l d ro l le r ste el,que n eh ha rden ing , tempe ring 1 前言 调 质处理 : ge r3 M o 钢 为 910x lh 淬油+ 730火 gCr3Mo 冷轧辊钢是在 gCrZMo 钢 的基础上开发 sh ; g C rZMo 钢 为 580xlh 淬油+ 7 10亡 6 6 O 因H 7 0 9 3 0 卿 图 O闭H . 划 留 出来的 , 较之后者增加了约 1%的Cr 含量 。 C r 的主要 作用是增加钢的淬透性 。 因此 , 与 gC rZM。
4、 钢相比 , 用 g C r3M。 钢 制造的冷轧辊可获得 较深的有效淬硬层 。 据资料【 1 介绍 , 其 抗回火和热损伤的能力也有 所提 高 。 g C r3M。 钢冷轧工作辊在国外已有 2 0余年的商品 化历史 . 为了尽快在我国开发 出这种新产品 , 我们进行 了gC r3Mo 冷轧辊钢热处理工艺的研究 。 我们在实验 室开展了淬火加热温度和回火温度对 gCr3MO 冷 轧辊 钢的显微组织 和力学性能影响的研究 。 2 试样 的制备 和预备 热处理 2 . 1 试料的化学成分和相变点沮度 g Cr 3 M 。 钢和 gCrZM。 钢试样的化学成分如表 1 所示 。 按照国标GBSO5
5、6 一8 5, 测定了 gCr3M。钢由珠光 体向奥氏体转变的开 始温度为 A 。,s 一7 25 , 结束温 度A C, =7 90 表 1 试验用钢的化学 成分(%) 钢号 CCr M o M n siPSV g Cr3Mo 0 . 8 72 . 880 . 3 40 . 380 . 6 60 . 0 1 40 . 0 090 . 08 gCrZMo0 . 8 9 1 . 8 9 0 . 3 3 0 . 26 0 . 2 60 . 0 1 10 . 0 10 0 . 0 5 2 . 2 预备热处理 所用试样的尺寸为小2 5 x60 0mm , 原始状态 为锻 造态 , 锻后组织均 为粗针状
6、马 氏体 。 经过反复试验 , 所 选择的球化退火和调质处理工艺如下 : 球化退火 : g C r3Mo 钢为840 x sh+720x10h ; gCrZMo 钢为80 0 X 3h+680X 10h 。 又sh 侧 留 8的 加热温度 , 9( r 3M o 钢;卒火加热 温 度 J硬 度的关 系 62L一一一_ L 一 83 0870910 加热温度 , 图 2gC rZMO 钢淬火加热温度 与硬 度的关系 刘治山 : 工学硕士 ,从事理 化检验及冷轧辊研究 。 收稿日期 : 199 5年 1 0 月3 0 日 金属热处理19 96 年第 5 期 进一步增加 , 从而增大了轧辊表面发 生
7、事故 的可能性 。 文献 2 指出 : 与残留奥氏体不稳定有关的压应力的显 著增大 , 可以认为是在 使用过程轧辊 损坏的主要原因 。 因此对经最终热处理后冷轧辊钢的残留奥氏体含量进 行控制是非 常必要的 。 一般将 其控制在1 0%左右 , 最 多不超过1 5% 。 用 D/MAX 一rA 型旋转阳极全自动X射线衍射仪 测定 gC r3M。 钢经不同温度奥氏体化和淬火后的残留 奥 氏体含量 , 测试结果如图 7 所示 。 试验结果表明 , 随着淬火加热温度的提高 , 抗弯强 度呈现下降的趋势 。 在保持高硬度基本不变时 , 淬火加 热温度越高 , 抗弯强度也越低 。 3 . 5 冲击韧性试验
8、 韧性决定了材料在动载荷作用下抗断裂强度 。 用 带 有V 型缺口的夏氏冲击值做为衡量经不同加热温 度淬火处理后的 gCr3M。 钢和 gCrZM。钢韧性大 小的 指标 。 图 8 和图 9 标出T g C r3Mo 钢和 gCrZMo 钢经 不同温度 加热淬火后 的冲击韧度及相应硬度 值 , 由以 上试验结 果不难看出 , gCr3M。 钢和 gC rZM。 钢的冲 击韧度随着淬火温 度的提高都呈下降的趋势 , 且均在 一较 低的水 平上 。 gCr 3 M o 钢经89 0 一 C及以上温度与 g C rZM。 钢 经85 0 及以上温度加热淬 火后所 获得的 硬度值接近 , 冲击韧度值也
9、接近 。 .L L e s . l w e e e L r 、 l阳 1 59 岁 . 址 妞澎出洲 O 国国 气 a K 侧 哪 2 . . a 芝 f 卜 留 D 870910 加热温度 . g冈 图 7gCr3M。 钢的残留奥氏体含量 随淬火加热温度的变化 表 2gCr 3 M。 钢淬火加热沮度与 抗弯强度和硬度的关系 89 09 1093 0 9 50 加热温度 , 淬火温度( )抗弯强度(MPa)平均硬度(HR C) 图 8gCr3M。 钢经不同温度加热淬火后的 冲击韧度及相应硬度值 3057 28 30 2871 2 42 2 6 2 6 3 6 3 6 3 3 . 0 n 0 0
10、 0 O ,L 八J匕O OJOO曰 O因H 、 侧 四 n 丹 七 试 验结果 表明 , 为了保 持适当的 残 留奥氏体 , 飞 gCr3Mo 钢的淬火加热温 度应 在 590一93o. c左右 , 比 署2 . 0 gCrZMo 钢的相应温度高出约 204 ou C 。 离 3 . 4 抗 弯强度试验 勺 冷轧辊 钢因其碳含量较高 , 塑性差 , 一般不用抗拉 1 . 。 强 度 , 而以抗弯强度作 为实用强度指标 3 j 。 为 了研究淬 火加热温 度对 gC r3Mo 钢强度的影响 , 进行了经几种 不同淬火加热温度处理的试样 的强度试验 . 试样尺寸 为争1 0 xlo om m ,
11、 加热时间均为 lom i n , 淬油后再进行 1 5 0火 2 h的回火 。 热处理 加热 温度与gCr 3 M 。 钢的 图 9 抗弯强度和硬度的关系见表 2 。 金属热处理1996 年第 5期 IIR C 一一嘴一一, - , 卜、 8 5 0 870 89 0 加热温度 , gCrZMO 钢经不 同温度加热淬火 后的冲击韧度及相应硬度值 3 . 回火抗力试验 为了检验 gCr3M。 钢抗热 损伤 事故 的能力及与 g C rZM。 钢进行对比 , 进行了回火抗力试验 。 用1 0 x 1 0 x10 r nm 小试样 , 在盐浴炉中经一定温度加热和保持 一定时间淬火后 , 再分别进行
12、不同温度的回火 , 检测回 火后的硬度值 , 以硬度 下降值做为衡量钢的抗回火能 力(抗热损伤事故能力)指标 。 淬火加热温度选择既有 高硬度又有着良好组 织形态的温度 。 gC r3 M 。 钢的淬 火工 艺 为 盐 浴 炉加 热 , gl 0C保 温 1 0分钟后 淬 油 , gCrZM。 钢 为8 70加热 , 保温1 0分钟后淬 油 。 回火时 间均 为 l h , 试验结果如表 3 所示 。 试验结果表明 , 经不 同温 度回火l h之后 , gCr3M o 钢和 gCrZM。 钢 的硬度 均有不同程度的下降 。 在1 5 0回火 , 硬度下降很少 。 随着回火温度的提高 , 硬度下
13、降越来越明显 。 在任何温 度回火后 , gCr3M。 钢的硬度均比 gC rZM。 钢的高 , 这 说明g C r3 M 。 钢比 gC rZM。 钢具有更好 的回火抗力 。 表 3 g C r3Mo 与g C r ZMo 钢回火后的硬度(H RC) 回火温度 ( ) gCr3Mo 钢 Hl gCrZMo H2 H 一 HI一HZ 未回火 6 5 65 6 l 5 8 53 4 6 34 +0 . 3 十0 . 4 +0 . 9 + 1 . 2 +3 . 2 +2 . 7 +5 . 0 C r ) 7C3, 这种比渗碳体难溶的合金碳 化物的存在 , 不仅 推迟了在加热时发生奥氏体转变的进程
14、, 而且在回火 时 , 由于其析 出温度比较高 , 聚集长大 的倾向比渗碳体 小 , 同样也推迟了 回火过程 中各个 阶段的进程 , 使得经 各种 温度回火后 , gCr3M。 比 gC rZMO 钢均有着较高 的硬度 。 在同样发生诸如卡钢 、打滑等热损伤事故时, gCr3M。钢 冷轧工作辊将比g C rZM。 钢冷轧工作辊发 生事故部位软化程度低 、 软化影响层较薄 , 修复时磨削 量减 少 , 从 而提高了冷 轧辊的寿命 ; 另一方面还揭示 , 在进 行最终 热处理 时 , 可以适当提高 gC r3MO 钢的回 火温度 , 使其更加有效地松驰表面残余应力 , 从而减 小 在表面发生裂纹的
15、可能性 。 4 . 结论 ( 1)为获 得高硬 度和 良好的组织形 态 , gCr3M。 钢最终 热处理 的 淬火 加热 温 度为 91 0左 右 , 比 gCrZM o 钢高约 2040 。 (2)随着淬火温度的提高 , gC r3Mo 钢和 gC rZMo 钢 的抗弯强度和冲击韧度均呈现下降的趋势 ; 在合适 的温度加热 淬火后 , 这两种钢 的冲击韧度没有明显差 别 。 (3)在任何温度回火后 , gCr3Mo 钢均比 gCrZMo 钢具 有更好的抗回火软化能力 。 参考文献 1Payo H一 月 . P . TepMu 叨ee K a 月的pa6oT “ ax 伪M “ e和。.eT幼
16、“, 1 978 2G aspard e . M agne e A . 热处理对AISI D I钢森氏轧辊性 能的影响 . 198 3年 第三届 国际材料热处理大会论文选集 3 孙一唐 . 工具钢及其热处理 . 北京 : 机械工业出版社 . 1 98 6 1 253 2 . . 合 .任 0 ,口n八jQ。八匕月h 内 h工f 口 .3)任口自 0 0 六U0 0 0 亡J0 0 00 0 .1几 伪 J乌 d b月 r 电子探针能谱分 析表明 : C r 含量的增 加使得在钢 中形成 了更多的合 金 碳 化 物(F e , C r ) 3C 和( Fe , (上接第 2 2 页) 控制热处理工艺参数外 , 增加 18 0 xgom i n 等温淬火 新工艺 , 模 具寿命稳定在 1000。件左右 , 并且是磨损失 效 。 解决了引进设备生产 中的关键问题 , 具有很大的经 ;齐 效益 。 3 结论 1 ) MZ钢经马氏体 一 贝氏体 复相 热处 理后 ,
