热处理工艺对高铬铸铁轧辊组织及性能的影响

李红宇，刘宝存

（ 唐钢重机装备有限公司，河北唐山 063306）

热处理工艺对高铬铸铁轧辊组织及性能的影响

李红宇，刘宝存

（ 唐钢重机装备有限公司，河北唐山 063306）

高铬铸铁轧辊目前普遍采用的热处理工艺有两种，即低于临界温度的低温热处理工艺和高温奥氏体化热处理工艺。通过分析两种不同热处理工艺对高铬铁轧辊组织和性能的影响，确定高铬铸铁轧辊最优的热处理工艺。

热处理；高铬铸铁轧辊；组织及性能

高铬铸铁轧辊铸态组织中含有较多的残余奥氏体，有的高达60%，残余奥氏体为不稳定相，如此多的残余奥氏体必须通过热处理才能加以消除，以满足轧辊使用要求。

1 高铬铸铁轧辊两种热处理工艺简介

1.1 低温热处理工艺

将轧辊缓慢加热到临界温度AC1以下特定温度，保温一定时间，以炉冷方式冷却到低于150 ℃以下两段退火工艺。低温热处理工艺曲线如图1。

图1 低温热处理工艺曲线

1.2 高温奥氏体化热处理工艺

将轧辊加热到奥氏体化温度以上30 ℃～50 ℃，保温一定时间，出炉风冷到450 ℃以下，入炉回火。回火采用三段回火工艺，温度依据轧辊硬度要求而定。高温奥氏体化热处理工艺曲线如图2。

图2 高温奥氏体化热处理工艺曲线

2 实验设备及试验方法

2.1 实验设备

ARL3460 OES直读光谱仪、电火花切割机、试样抛光机、 Axiovert 40 MAT金相显微镜、HS140肖氏硬度计。

2.2 试验方法

从离心复合高铬铸铁轧辊辊身部位切取铸态本体试样，编号为a；轧辊经低温热处理后从轧辊辊身部位切取本体试样，编号为b；轧辊经高温奥氏体化热处理后从轧辊辊身部位切取本体试样，编号为c。试样标注如图3。

利用直读光谱仪对试样进行化学成分分析（表1）；轧辊硬度检测结果如表2；试样再经磨光抛光制备金相试样，用4%硝酸酒精侵蚀后在金相显微镜下观察其基体组织，金相组织如图4所示。

表1 轧辊化学成分 %

图3 试样标注

表2 轧辊硬度（HSC）

图4 不同热处理工艺轧辊的金相组织

3 实验结果与分析

由图3.a看出离心复合高铬铸铁轧辊铸态组织中含有较多的奥氏体，基体组织为屈氏体+马氏体+25%碳化物+50%左右残余奥氏体。

由图3.b看出离心复合高铬铸铁轧辊经低温热处理后残余奥氏体比铸态组织明显减少，基体组织为屈氏体+马氏体+25%碳化物+5%左右残余奥氏体。

由图3.c看出离心复合高铬铸铁轧辊经高温奥氏体化热处理后残余奥氏体比低温热处理后残余奥氏体更少，基体组织为屈氏体+马氏体+25%碳化物+1%左右残余奥氏体。

由表2可看出，铸态组织硬度低，经低温热处理后硬度提高，高温奥氏体化热处理后硬度最高。这是由于铸态组织中残余奥氏体经热处理后转变为马氏体或索氏体，提高了轧辊耐磨性。

轧辊基体组织中的残余奥氏体是无磁相，不稳定相，且硬度很低，轧钢过程中轧辊组织中的残余奥氏体要承受因温度反复激烈变化而产生的热应力和巨大的轧制应力，轧辊组织中的残余奥氏体将被诱导转变为马氏体或索氏体，同时伴随体积增大，体积增加约6%，由此产生较大的组织转变应力，组织应力如不能及时得到消除，其周围组织将受到拉应力，轧辊使用过程中在轧制应力和热应力的综合作用下，在其辊身部位就容易出现微裂纹，微裂纹如不能及时消除，轧辊在使用过程中裂纹将不断扩展，严重时至辊身掉块剥落，严重影响轧辊使用。

4 结论

（1）离心复合高铬铸铁轧辊铸态组织中含有大量残余奥氏体（50%左右），轧辊硬度较低，耐磨性较差。

（2）离心复合高铬铸铁轧辊经低温热处理后残余奥氏体（5%左右）比铸态组织明显减少，轧辊硬度较高, 耐磨性较好。

（3）离心复合高铬铸铁轧辊经高温奥氏体化热处理后残余奥氏体基本消除（1%左右），轧辊硬度最高，耐磨性优越。

[1] 文铁铮，郭玉珍.轧辊制造技术新论[M].石家庄：河北科学技术出版社，2014.2:199-200.

[2] 中国机械工程学会热处理学会.热处理手册[M].北京：机械工业出版社，2008.1：205-336.

[3] 刘宝存，左素敏. 离心复合高铬钢轧辊热处理工艺[J]. 中国铸造装备与技术,2015(4).

[4] 刘宝存，左素敏.高铬铸铁板带工作辊辊身软点成因分析及对策[J]. 铸造,2015(9).

The inf uence of organization and performance heat treatment of high chromium cast roll

LI HongYu,LIU BaoCun
(Tangshan Stainless Steel Co.,Ltd., Tangshan 063006, Hebei, China）

High chromium cast iron roll heat treatment process, there are two widely used currently, namely below the critical temperature of low temperature heat treatment process and the high temperature austenitizing heat treatment process. Through the analysis of two different heat treatment process on the microstructure and mechanical properties of high chromium iron roll, the infl uence of certain centrifugal composite of high chromium cast iron roll, the optimal heat treatment process.

heat treatment process; high chromium cast iron roll; organization and performance

TG156；

A；

1006-9658（2016）05-0057-02

10.3969/j.issn.1006-9658.2016.05.016

2016-03-20

稿件编号:1603-1302

李红宇（1966—），男，高级工程师，主要从事轧辊铸造、热处理工艺的研究与开发.