高速鋼熱軋工作輥的組織與開裂機理研究.pdf

1、高速鋼熱軋工作輥具有優(yōu)異的耐磨性、抗粗糙性和抗熱裂性,使用壽命是傳統(tǒng)軋輥的3～5倍,采用高速鋼軋輥能夠大大降低換輥次數(shù)、磨輥次數(shù)和周轉(zhuǎn)量,輥耗和生產(chǎn)成本顯著下降,同時,還可以提高軋件斷面精度和表面質(zhì)量、增加軋制計劃噸位、實現(xiàn)自由規(guī)程軋制等,具有廣泛的使用領(lǐng)域和應(yīng)用前景。但目前我國對高速鋼熱軋工作輥的制造技術(shù)剛剛起步,因此有必要加強對高速鋼熱軋工作輥材質(zhì)的研究,為軋輥的實際生產(chǎn)及選用提供參考和依據(jù),對于發(fā)揮高速鋼熱軋工作輥的使用性能、提高

2、軋制穩(wěn)定性具有重要意義。
　　 本文通過金相分析、掃描電鏡、能譜分析、X射線、儀器化壓痕技術(shù)等手段,對常用高速鋼熱軋工作輥的微觀組織特征,碳化物的種類、形態(tài)、分布、含量,碳化物的微觀力學(xué)行為、碳化物的斷裂韌性和高速鋼熱軋工作輥的開裂機理做了探索研究,并討論了制造工藝對組織和性能的影響。結(jié)論如下:
　　 高速鋼熱軋工作輥的顯微組織主要是馬氏體、殘余奧氏體和碳化物,碳化物含量在20-30％左右,碳化物類型主要包括MC、M2C

3、、M6C、M7C3和M23C6,以及M2C、M6C、M7C3的復(fù)合碳化物,MC型碳化物分布于晶粒內(nèi)部,其他類型碳化物則以不同形態(tài)沿晶界呈網(wǎng)狀(或趨向于網(wǎng)狀)偏聚分布。以釩為主的MC型碳化物形貌變化比較大,分別呈現(xiàn)為枝晶狀、球狀、不規(guī)則塊狀、開花狀及卵石堆積狀;以鉻為主的M7C3型碳化物主要為不規(guī)則的曲面塊狀;以鎢、鉬為主的M2C型和M6C型碳化物為板條狀、魚骨狀或蜂窩狀;而以鉻為主的細小M23C6型碳化物主要呈彌散顆粒狀分布。分析表明,

4、高速鋼熱軋工作輥材質(zhì)的化學(xué)成分對碳化物的種類、形態(tài)及分布有顯著影響。
　　 通過壓痕微裂紋法測量碳化物的斷裂韌性表明,各碳化物的斷裂韌性比較接近,MC型和M6C型碳化物的斷裂韌性略高;其中MC型碳化物的硬度和彈性模量最高;因此綜合分布狀態(tài)考慮,MC型碳化物綜合指標最優(yōu)。
　　 熱疲勞裂紋主要萌生于沿晶界分布的大塊共晶碳化物,并且沿碳化物或者碳化物與基體的界面擴展,該類碳化物會大大降低高速鋼軋輥的抗冷熱疲勞性能,進而導(dǎo)致軋

5、輥的使用性能大大降低;高速鋼熱軋工作輥材料經(jīng)歷冷熱疲勞后,劃擦性能測試表明,其摩擦系數(shù)增大,基體性能退化。碳化物的形態(tài)和分布顯著影響高速鋼的熱疲勞性能,MC型碳化物和基體間無裂紋產(chǎn)生,且碳化物本身也無裂紋產(chǎn)生,高速鋼熱軋工作輥的組織應(yīng)盡可能的保證MC型碳化物組織,盡量避免晶界網(wǎng)狀碳化物的形成。
　　 高溫拉伸開裂與熱疲勞開裂機理相似,高溫拉伸時,裂紋萌生于碳化物與基體交界處,并沿晶界處的共晶碳化物快速擴展。
　　 CPC