新型轧辊用高速钢CCT曲线的测定

赵春梅

（燕山大学 材料科学与工程学院，河北 秦皇岛 066004）

新型轧辊用高速钢CCT曲线的测定

赵春梅

（燕山大学 材料科学与工程学院，河北 秦皇岛 066004）

利用全自动相变测定仪测定一种新型轧辊用高速钢过冷奥氏体的连续冷却转变曲线（CCT图）；分析该钢连续冷却过程中转变产物的组织和硬度特征.结果表明：该钢的Ac1为770～830℃，Acm为920℃，马氏体转变开始温度Ms为190℃，珠光体转变的临界冷却速度大约为0.8℃/s，贝氏体转变的临界冷速接近于0.025℃/s.

CCT曲线；过冷奥氏体；临界冷却速度；马氏体；珠光体；贝氏体

高速钢轧辊因其具有高的硬度、高的红硬性、较好的耐磨性和淬透性等良好的使用性能，近年来，在国内外钢铁工业领域得到广泛应用[1].轧辊用高速钢大多为高C和高W钢，同时，还含有较多的Cr、Mo、V等合金元素，显微组织中组成相多、组织复杂.为了改善其性能常常需要对其热处理工艺进行优化[2-4]，热处理后轧辊能否达到力学性能要求是生产出合格高速钢轧辊的关键.本文以邢钢集团提供的新型轧辊用高速钢为研究对象，测定该种高速钢的CCT曲线，为该钢热处理工艺的优化提供理论数据.

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

本材料所用试样材料为一种新型轧辊用高速钢.

1.2 试验测量设备和试样尺寸

实验使用Formastor-F型全自动相变测定仪，试样尺寸为Ø3mm×10mm，其一端有一Ø2mm× 2mm的小孔.

1.3 CCT曲线的测定

将轧辊用高速钢试样快速加热至500℃，然后以0.05℃/s的加热速度加热至1100℃，测定该钢的临界点Ac1，Acm.在0.028～50℃/s之间以10种不同的冷却速度分别将奥氏体化的试样冷却.试样奥氏体化工艺曲线如图1所示.试验所采用的冷却速度见表1.

2 实验结果及分析

2.1 新型轧辊用高速钢的临界点

新型轧辊用高速钢的奥氏体化温度取为1100℃，测定的新型轧辊用高速钢临界点如表2所示.由表可知，新型轧辊用高速钢的Ac1为770～830℃，Acm为920℃，马氏体转变开始温度Ms为190℃.

图1 新型轧辊用高速钢试样的奥氏体化工艺曲线

表1 试验采用的冷却速度

表2 新型轧辊用高速钢的临界点

2.2 新型轧辊用高速钢的CCT曲线

测得的新型轧辊用高速钢CCT曲线如图2，同时测量了各个冷速条件下冷却到室温时的维氏硬度(HV)，见冷却曲线最下端的数字.

从图2中可以看出，新型轧辊用高速钢的临界温度与普通高速钢相比，相差不大.由于新型轧辊用高速钢中的碳含量较高，碳在碳化物中的溶解度大于在铁素体中的溶解度.它能减慢奥氏体中原子的扩散速度，并延长奥氏体转变前的孕育期，减慢转变速度，从而增加了奥氏体的稳定性，提高了钢的淬透性.碳对贝氏体转变速度的影响很大，在550℃以下时，奥氏体的分解速度总是随着碳含量的增高而减小，从而使贝氏体转变速度变慢，奥氏体稳定性增加，因此，使贝氏体转变曲线向右移动.合金元素影响碳在奥氏体中的扩散速度，从而影响贝氏体的转变速度.当钢中的合金元素量一定时，碳含量增加将引起Bs点下降和贝氏体相变孕育期延长.由于含铬、钼元素，再加上加热速度比平衡加热时稍快，因此新型轧辊用高速钢的临界温度Ac1已不是一个温度值，而是变成了一个温度范围770～830℃.

图2 新型轧辊用高速钢的CCT曲线

新型轧辊用高速钢的钨含量较普通高速钢低，钨含量较低时，如在1.0%时对曲线的影响不大，CCT曲线的形状与碳素钢相似，只是稍向右移.钨在1.5～2.0%时曲线向右移有分成两个转变区的趋势.奥氏体最小稳定温度约降至500℃，当含钨量增至2～4%以上时，曲线更向右移，形状改变.在400℃以上出现两个“鼻子”，分成珠光体转变和贝氏体转变两个温度区域，并随着钨量的增高而明显的分开.钨延迟珠光体型转变开始的时刻远大于贝氏体型的转变开始时刻，由于新型轧辊用高速钢含钨量相对同类钢种低，所以在珠光体型转变与贝氏体型转变之间存在很稳定的奥氏体区，珠光体转变区较同类钢种左移.

从图2中还可以看出，珠光体转变和贝氏体转变明显的被抑制，使得整个CCT曲线右移，这与该钢种增加了过冷奥氏体的稳定性，提高了钢的淬透性有关.当冷却速度小于0.06℃/s时，既发生珠光体转变，又发生贝氏体转变；当冷却速度大于0.1℃/s时，珠光体转变消失，因此，珠光体转变的临界冷却速度大约为0.8℃/s.

当冷却速度为0.06℃/s时，贝氏体转变温度范围已经很窄，只有将近50℃的转变区间，而当冷却速度为0.02℃/s时，贝氏体转变消失，因此贝氏体转变的临界冷速约在0.08～0.02℃/s之间，接近于0.025℃/s.

由CCT曲线可知，马氏体转变开始点为190℃，由于新型轧辊用高速钢具有很高的淬透性，因而当以10℃/s的冷却速度冷却到室温，仍只发生马氏体转变，转变开始点仍是190℃.随着冷速的进一步降低，冷却变得缓慢，有部分碳化物析出，马氏体转变开始点逐渐升高.由于高的碳含量和较多的合金元素，使马氏体转变开始点和结束点显著降低，尤其结束点一般降至零下，因此，本实验未测得马氏体转变结束点.

3 结论

3.1 测定了新型轧辊用高速钢的CCT曲线，其Ac1为770～830℃，Acm为920℃，马氏体转变开始温度Ms为190℃.珠光体转变的临界冷却速度大约为0.8℃/s；贝氏体转变的临界冷速接近于0.025℃/s.

3.2 确定了新型轧辊用高速钢在各种不同冷速下的转变类型，测定了其大致的显微硬度.

3.3 发现新型轧辊用高速钢在0.08～0.02℃/s的冷速范围内，有贝氏体相变发生，可能会具有较好的综合力学性能，为该钢开拓了一新的应用领域.

〔1〕崔忠圻.金属学与热处理[M].北京:机械工业出版社,2000:276-367.

〔2〕赵建伟,张威,邹德宁.淬火温度和冷却方式对高速钢轧辊性能的影响.铸造技术,2005,26(10): 859-875.

〔3〕那顺桑,孙彩凤,年保国,等.V-Cr-Mo-Nb-W高速钢回火抗力的研究.金属热处理,2006,31(7): 64-66.

〔4〕孙大乐,范群,姚利松.奥氏体保温时间对高速钢工作辊组织和耐磨性的影响.金属热处理,2005, 30(12):9-12.

TG142.15

A

1673-260X（2010）08-0146-02