袁乃博1，2，梁利斌1，2，楊金剛1，2
( 1． 軋輥復(fù)合材料國家重點實驗室，河北邢臺054025; 2． 中鋼集團(tuán)邢臺機(jī)械軋輥有限公司，河北邢臺054025)
摘要: 對不同熱處理工藝條件下傳統(tǒng)的高鎳鉻軋輥的外層組織、性能進(jìn)行了試驗對比檢測。從檢測結(jié)果看，軋輥的組織無明顯的區(qū)別，但是采用適宜的熱處理后軋輥的耐磨性最高能提高80%。為傳統(tǒng)材質(zhì)優(yōu)化熱處理工藝提供了指導(dǎo)性意見。
關(guān)鍵詞: 熱處理工藝; 高鎳鉻軋輥; 組織; 耐磨性
0 引言
軋輥是軋鋼中最關(guān)鍵、消耗最多的零部件，其耐磨性的好壞不但關(guān)系到軋輥消耗量的大小，對降低軋輥消耗、降低成本、提高工作效率起著關(guān)鍵性的作用。更重要的是通過提高軋輥的耐磨性可以提高軋輥輥型的保持能力，提高板面質(zhì)量，提高產(chǎn)品的競爭力。傳統(tǒng)的產(chǎn)品耐磨性無法進(jìn)行檢測，只能通過硬度值進(jìn)行間接反映或者是通過現(xiàn)場實際使用效果進(jìn)行評價。中鋼邢機(jī)通過自身努力發(fā)明了一種相對耐磨性試驗機(jī); 通過試驗機(jī)的對磨試驗，可以反映出產(chǎn)品實際耐磨性的程度，在一定程度上體現(xiàn)出了產(chǎn)品的實際耐磨性能大小。
高鎳鉻產(chǎn)品應(yīng)用在熱帶連軋機(jī)的成品機(jī)架，目前各軋線均是以高鎳鉻產(chǎn)品的最大可承受周期作為軋機(jī)的最大單次軋制周期，因此其耐磨性直接決定了軋機(jī)的作業(yè)效率以及板面質(zhì)量。中鋼邢機(jī)作為全球最大的軋輥生產(chǎn)企業(yè)，時刻以滿足軋鋼企業(yè)的最大需求作為奮斗目標(biāo)。為此對制約著軋鋼生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量的最關(guān)鍵的高鎳鉻軋輥進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。重點研究內(nèi)容是在以鑄造工藝不進(jìn)行調(diào)整的情況下，通過不同的熱處理工藝來發(fā)揮出產(chǎn)品最大的性能，達(dá)到最佳的使用效果。
1 試驗材料與方法
1． 1 試驗材料
磨損試樣材料為高鎳鉻材質(zhì)，設(shè)計化學(xué)成分見表1，采用離心鑄造，鑄后金屬冷型緩冷，室溫開箱，在鑄造狀態(tài)下自輥身邊部切取試環(huán)外層，然后熱處理后加工成磨損試樣。
磨損陪試樣采用GCr15 圓鋼，粗加工后進(jìn)行淬火+ 低溫回火，保證硬度控制在60 ± 1 HＲC。試樣及陪試樣尺寸及要求見圖1。
1． 2 試驗方法
鑄態(tài)高鎳鉻材質(zhì)采用3 種熱處理工藝，分別為工藝A、工藝B、工藝C。工藝A: 1 020 ℃ 淬火+540 ℃二次回火; 工藝B: 1 080 ℃淬火+ 510 ℃二次回火; 工藝C: 鑄態(tài)直接500 ℃二次回火。熱處理工藝曲線見圖2。
試樣及陪試樣用HＲD － 150 型洛氏硬度計在端面距外圓1 mm 處沿圓周方向八點均布檢測HRC，計算平均值、極差和標(biāo)準(zhǔn)差。
采用ZEISS 金相顯微鏡檢測試樣的金相組織，LEICA 圖像分析儀對碳化物和石墨含量進(jìn)行定量檢測。HVX － 1000 顯微硬度計進(jìn)行基體和碳化物的顯微硬度檢測。采用XSTＲESS － 3000 型X 射線應(yīng)力儀檢測殘奧含量和馬氏體和貝氏體的衍射峰的半高寬。
磨損試驗在MM － 200 型磨損試驗機(jī)上進(jìn)行。磨損試驗參數(shù): 試樣轉(zhuǎn)速180 r /min，陪試樣轉(zhuǎn)速200r /min，試驗力980 N，水潤滑冷卻，陪試樣轉(zhuǎn)數(shù)72 000轉(zhuǎn)。用Sartorius B110S 電子天平稱重，計算磨損量。用陪試樣的磨損量除以試樣的磨損量，其商為該試樣的相對耐磨性。
2 試驗結(jié)果與討論
2． 1 熱處理工藝對宏觀硬度和相對耐磨性的影響
3 種熱處理工藝的宏觀硬度和磨損試驗結(jié)果見表2。從表2 看出，工藝B 高淬低回的硬度最高，工藝A 低淬高回的硬度最低，工藝C 鑄態(tài)直接二次回火的硬度略高于工藝A。相對耐磨性隨硬度的提高而提高。
2． 2 熱處理工藝對顯微組織的影響
3 種熱處理工藝顯微組織檢測結(jié)果見表3。基體硬度、石墨含量、碳化物總量無明顯差異，如圖3 ～ 5所示。
2． 3 熱處理工藝對殘奧和馬氏體衍射峰寬的影響
3 種熱處理工藝殘奧及馬氏體衍射峰寬檢測結(jié)果見表4。奧氏體化后，隨回火溫度的提高，殘余奧氏體含量降低，馬氏體峰變窄。
3 結(jié)論
(1) 同一材質(zhì)經(jīng)不同熱處理工藝，產(chǎn)品的基體硬度，石墨含量、碳化物總量無明顯差異，但耐磨性相差較大。
(2) 重新奧氏體化并不一定能將產(chǎn)品的實際耐磨性提高。
(3) 隨著奧氏體化溫度的提高，產(chǎn)品的耐磨性呈逐步升高的趨勢。