專利名稱：一種復合輥環(huán)軋輥用鑄造高硼高速鋼及其熱處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鑄造高硼高速鋼的材料及其熱處理方法。
技術背景我國是世界上軋輥生產(chǎn)與消^J:大的國家。軋輥在使用中，主 要的失效形式是磨損與裂紋，其次是崩塊、斷輥等。在有色金屬與 鋼鐵軋制企業(yè)中，軋輥是對生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量影響最大的零件， 為此，各國軋輥制造企業(yè)與有關研究單位一直在對軋輥材料與成型工藝在做不停的探索。上世紀30年代推出的高鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵是軋輥材料發(fā)展 史上的里程老碑，至今仍然是用量最大的軋輥材料。此后高鉻鑄鐵、 高鉻鋼、高速鋼、半高速鋼、硬質(zhì)合金等材料不斷涌現(xiàn)。高速鋼材 料以其相對巨大的過鋼量及優(yōu)異的軋件產(chǎn)品表面質(zhì)量不斷得到人 們的重一見。高速鋼軋輥材料的專利比較多，不——列舉。高速鋼軋 輥的主要成型方法有離心鑄造、鍛造和粉未冶金等，其主要成分大 都符合如下范圍① 鑄造高速鋼C=l. 4-2. 2% 、 Ni=0. 3-1. 2% 、 Cr=4. 0-8. 0% 、 Mo=2. 0-6. 0% 、 V=4. 0-7. 5%、 W=0. 0-5. 0%、 Nb=0. 0-4. 0%、 Co=0. 0-5. 0%;② 鍛造高速鋼；C=0. 8-1.5°/" Ni=0. l-l. 0°/" Cr=4. 0-13. 0%、 Mo=0. 5-3. 00/" V=l. 0-4, 0%、 W=0. 0-8. 0%;③ 粉未冶金高速鋼C=l， 4-2. 5%、 Ni=0. 1-0. 3%、 Cr=4. 0-10. 0% 、 Mo=2. 0-8.0%、 V=4. 0-9. 0%、 W=0. 0-8. 0%、 Co=0. 0-8. 0%。在實際生產(chǎn)中，高速鋼軋輥以離心鑄造生產(chǎn)為主，由于合金元 素的比重差別重大，因而很難解決成分偏析問題。同時高速鋼軋輥 在實際使用過程中，主要存在容易產(chǎn)生裂紋并由此導致剝落的現(xiàn)象。.高硼鋼軋輥材料有關高硼合金鋼的軋輥專利國內(nèi)外目前檢索到僅一項，由阿克 斯公司、昆士蘭大學、聯(lián)邦科學與工業(yè)研究院等共同申報的軋輥專 利W094/00253,其主要成分范圍l-20%Cr， 0. 5-3B, < 1. OC,還 可以加入適量的Mo, V, Ti， W, Nb, Si, Al, Mn, Ni和Cu;根據(jù) 其實施例的結果，高硼高鉻鋼軋輥的使用壽命比傳統(tǒng)的鑄鐵軋輥壽 命有較大幅度提高，同時高硼高高鉻鋼抗熱裂能力優(yōu)秀。國內(nèi)外有關高硼鋼的研究與結果中國發(fā)明專利"高硼鑄造鐵基耐磨合金及其熱處理方法"，公 開號為CN1624180A,其成分范圍(重量°/。 ) 0. 15-0. 70C, 0. 3-1. 9B, 0.3-0. 8Cr, 0. 4-0. 8Si， 0. 6-1. 3Mn， 0. 05-0. 20Ce， 0. 02-0. 10La， S、 P<0. 04,其余為Fe;它的熱處理方法是珠光體化預處理、 淬火、回火。珠光體化預處理加熱溫度760-820。C,爐冷至小于500 。C后爐冷或空冷，淬火加熱溫度為960-1050°C,隨后以冷卻速度 不小于5。C/min快速冷卻，回火加熱溫度為180-400°C,隨后爐冷 或空冷，硬度為58HRC，沖擊韌度12J/cm2,斷裂韌性26. 2MPa .m1/2， 抗拉強度659MPa。此發(fā)明的優(yōu)點是大幅度提高了合金耐磨性，大 幅度減少了鉻合金加入量，生產(chǎn)成本顯著降低，生產(chǎn)工藝簡單，設 備通用性強，其綜合性能優(yōu)于常用的高錳鋼、高鉻鑄鐵和低合金鋼，具有極高的性能價格比。中國發(fā)明專利"鑄造高硼合金的韌化方法"，公開號為 CN1804091A,其成分范圍(重量％): 0.30-0. 35C, 1. 0-1.5B， 0. 6-0. 8Si， 0. 8-1.0Mn， S、 P<0. 04,其余為Fe、 Ti和不可避免的雜質(zhì)元素。用2. 5-3. 3Fe-Ti30合金作為變質(zhì)劑，韌化處理溫度 為1020-1050。C保溫2-3小時，然后淬火或正火。經(jīng)過韌化處理后， 砂型鑄造的高硼耐磨合金的共晶硼化物成孤立狀分布于基體中， 10mmx 10mmx 55mm標準沖擊式樣的吸收功AK高達12. 5J,硬度為 51服C，沖擊韌性明顯增強。中國發(fā)明專利"一種含有高硬度硼化物的鑄造高硼耐磨不銹鋼 及制備方法"，公開號為CN1924070A,其成分范圍(重量％): 0.05-0. 30C, 0. 5-3. OB, 17. 0-25. OCr, 6. 0-8. OSi, 0.4-1. 5Ti, S、 P<0. 04，其余為Fe;它的處理方法是固溶處理溫度為1080-1150 。C,去應力處理溫度為180-22(TC，隨后爐冷或空冷，硬度為44HRC， 沖擊韌度36. 8J/Cm2,斷裂韌性55. 2MPa . m1/2，抗拉強度934MPa， 延伸率為2. 77%。此種材料的基體為奧氏體，具有良好的耐蝕性， 在基體上還有8-15%高石更度硼化物，可明顯改善鋼的耐磨性。專利WQ95/33080介紹了一種高硼高鉻鋼，其成分為 1-2wt.。/。Cr, 0. 5-3wt.。/。B， < 1. Owt. %C,《3wt.%Si, <0. 2wt%. Al, <2wt.%Mn,《3wt.衡,<3wt.°/。Cu,《5wt. %Mo。前蘇聯(lián)專利號為 SU1, 447， 926的一種"高強度和高沖擊韌性高硼合金制造方法"， 其成分為0. 2-0. 5%C, 2-3. 5%B, 0. 15-0. 60%Si, 0. 25-0.畫n, 0. 2-0. 8°/。Sb,該合金組成中含有較多的銻。又前蘇聯(lián)專利號為SU1, 581, 771的"一種高硼合金"，它是具有高硬度和高耐磨性還保留 有較好韌性的用于鑄造的高硼合金，其成分為0.2-0.5%， 2. 1-3. 5%B, 0. 15-0. 60%Si， 1. 5-6.讓n, 1. 0—4. 0°/。Co,前蘇聯(lián)專 利號為SU5058116的"一種鐵基高硼鑄造合金"，它是用于磨損和 摩擦工況的鐵基高硼鑄造合金，其成分為0. 8-1. 2%C, 4. 0-4. 5°/。B, 0. 15-0. 6%Si, 4. 0-6. 0%Mn, 1. 0-4. 0%Co, 5. 0-7. 0%Cr，余量Fe。 曰本專利號為JP10219386的一種"具有高強度和高韌性的結構高 硼合金"，它的主要合金元素含量為(％): 0.03-0.24C,200810030625.70. 020-0. 500B, 0. 005N, 0. 4Ni， 0. 9Cr, 0. 5Mo， 0. 3V, 0. 3Nb, 0. 3Ti，0. 1Zr。其抗拉強度達到510-550MPa。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于開發(fā)一種高石更度、熱穩(wěn)定性好的硼化物與細顆 粒狀碳化物共同形成硬質(zhì)相，硬質(zhì)相鑲嵌在高韌性、高紅硬性的合 金低碳馬氏體基體上，從而荻得具有較高抗熱裂性能、強韌性和優(yōu) 異耐磨性的鑄造高硼高速鋼，同時本發(fā)明還提供了此種鑄造高硼高 速鋼的熱處理方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是本發(fā)明所述的鑄造高硼高速鋼的化學成分設計是(重量％ ): 0. 20-I，IOC， 1. 0-2. 5B， 3. 0-5. OCr， 0. 5-0. 9Si , 0. 6-1.3Mn， 2. 0-10. OV, 0. 5-1.5Ni， 1. 0-4. OMo, 0. 2-4. 0W, 0. 1-2. 0Nb, S< 0. 04, P<0. 04，其余為Fe。高硼高速鋼的熱處理方法分三步它的第一步熱處理工序是退 火，它的第二步熱處理工序是淬火，它的第三步熱處理工序是2-3 次回火。① 退火方法是加熱溫度800-860°C,保溫時間按下式確定t產(chǎn) (1.2-1.6) 5+50式中L——珠光體退火保溫時間，min; 5——工件厚度，mm;爐 冷至小于50(TC后爐冷或空冷。② 淬火處理方法是加熱溫度1020-110(TC,保溫時間按下式確定t2= (1.0-1.4) 5+30 式中t2——淬火保溫時間，min; 5——工件厚度，腿； 隨后快速冷卻，冷卻速度不小于5aC/min。③回火處理方法是加熱溫度500-55(TC，保溫時間按下式確定:t產(chǎn)(l. 0-1. 5) 5+60式中t3——回火4呆溫時間，min; 5——工件厚度，mm; 隨后爐冷或空冷至室溫后，再按同樣工藝回火1-2次。 采用如上技術方案提供一種復合輥環(huán)軋輥用鑄造高硼高速鋼 及其熱處理方法與現(xiàn)有技術相比，技術效果在于1、本發(fā)明以硬度高、熱穩(wěn)定性好的硼化物與碳化物為硬質(zhì)相， 基體采用高合金低碳馬氏體，通過適當?shù)臒崽幚?，產(chǎn)品硬度高，紅 硬性好，在實際使用中，產(chǎn)品硬度達到60HRC以上，體現(xiàn)出軋制量 高，所軋產(chǎn)品表面質(zhì)量好。2、本發(fā)明中碳含量低，在實際使用中，表現(xiàn)為抗熱裂性能良 好，在上才幾使用過程中，沒有出現(xiàn)熱裂現(xiàn)象。3、 結合我國的礦產(chǎn)資源情況，充分利用我國富產(chǎn)的硼、釩元 素，減少鉬、鎳等合金元素，適當降低生產(chǎn)成本，從而具有很好的 市場竟爭力；4、 采用普通電爐熔煉，合金熱處理用電爐加熱，設備通用性 強，生產(chǎn)工藝簡單；5、 具有良好的機械性能，其硬度》58肌C、沖擊韌性 > 8J/cm2、斷裂韌性D22MPa.m"2、抗拉強度db > 800Mpa。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳細描述。本發(fā)明所述的 一種復合輥環(huán)軋輥用鑄造高硼高速鋼的成分設 計為(重量％): C=0. 2-1. 10、 B=l. 0-2. 5、 Cr=3. 0-5. 0、 Si=0. 5-0. 9、 Mn-O. 6-1. 3、 V=2. 0-10. 0、 Ni=0. 5-1. 5、 Mo=l. 0-4. 0、 W=0. 2-4. 0、 Nb-O. 1-2. 0、 S<0. 04、 P<0. 04,其余為Fe，原因是碳是影響高硼高速鋼硬度、強度、韌性、耐磨性和耐蝕性的主 要元素，碳含量高時，基體中固溶的碳增多，材料固溶化效果增加， 其硬度、強度、耐磨性增加，但韌性、耐蝕性下降，碳含量過低時， 基體固溶效果差，硬度和強度降低，耐磨性差，鑄造工藝性能降低。 碳對高速鋼各種性能的影響極為顯著，為高速鋼中的基本元素，它 和高速鋼中的碳化物形成元素結合起來，形成各種合金碳化物，通 過適當熱加工和熱處理使其合理地分布而賦予高速鋼各項性能最基本的影響。在實際應用中，60年代以前，基本上將碳量控制在 一個使用硬度(HRC63—66 )所要求的最起碼水平，碳含量太高， 在軋輥使用過程中易生產(chǎn)裂紋，因而將其碳含量控制在 0. 20-1. 10%。硼是高硼鑄造鐵基合金中的主要合金元素，國內(nèi)資源豐富，價 格低廉且穩(wěn)定。硼在鐵中的溶解度很小，在a—Fe的溶解度小于 0.0004%,在r—Fe中的最大溶解度也只有0.02%,加入鐵中的硼 大部分將會形成硼化物。硼與鐵生成的FeB ( HV1800-2000 )和Fe2B (HV1400-1500 )。用合金硼化物代替合金碳化物作為耐磨合金的耐 磨相，可明顯提高耐磨合金的硬度和耐磨性。硼加入量過少，合金 組織中高硬度的硼化物數(shù)量少，合金硬度低，耐磨性差。硼加入量 過多，合金組織中高硬度的硼化物數(shù)量增多，合金硬度升高，耐磨 性明顯提高；但硼化物的增加會導致合金韌性大幅度降低。因此， 硼含量以1. 0-2. 5°/。為宜。釩首次加入高速鋼中是在1903年左右。當時是把釩作為一種 凈化劑以消除夾雜物和減少鋼中殘余的合金量，因為釩具有強的膠 氧能力。釩在高速鋼中， 一部分溶解于基體中， 一部分形成碳化物， 而且是最穩(wěn)定的碳化物形成元素之一。形成面心立方的間隙相VC 通常具有一定缺位，因此實際釩、碳的比為V工3, VC的熔點和溶解 解溫度都很高，在奧氏體化時，VC在1100。C以上才開始溶解，溶解量也不多，大部分的釩仍保留在碳化物中，溶解的釩能大大加強鋼的二次^哽化，而保留的vc則可大大增加鋼的耐磨性，故高速鋼加入釩對其耐磨性有極大的好處。釩對熱處理的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面(1) 能細化鋼的組織，提高晶粒粗化溫度，從而降低了鋼的 過敏感性，并相應提高了鋼的強度和韌性，這主要由于MC型碳化 物不易溶解，并且在高溫下不易發(fā)生聚集長大，所以能有效的防止 曰曰 粒長大。(2) 能增加高速鋼淬火后的回火穩(wěn)定性。溶解的釩在提高熱 硬性和二次硬化方面都要比鵠更為強烈，這主要由于溶解的釩在回 火時析出的碳化物VC (V4C3)分散粒度大，更不易聚集長大。(3) 淬火剩余碳化物隨鋼中釩和碳量的增加而增加，所以耐 磨性也隨之明顯增加。由于釩和碳的結合力強，因此淬火加熱時會 強烈的影響固溶到基本中的量。所以為了得到理想的熱處理硬度， 必須使釩和碳保持一定的關系。綜合考慮，將釩含量控制在2. 0-10. 0%為宜。鵠在高速鋼中的原始(退火)狀態(tài)下形成M6C型碳化物，淬火 加熱時只能部分溶解，溶解的鎢在回火時多以W2C型析出，產(chǎn)生彌 散硬化，部分留在回火后的oc相中，從而提高其室溫硬度和抗回火 性，而淬火時在高速鋼基體中，大約固溶7°/。左右。正是這部分鴒， 賦予高速鋼高溫硬度以及二次硬化，從而給與高速鋼優(yōu)良的性能。 鴒原子和碳原子的結合力大，提高了馬氏體的高溫分解穩(wěn)定性，鎢 高速鋼在450。C以上，馬氏體才開始分解，溫度高至550-600。C還 能保持馬氏體晶格特性，以維持高的硬度，同時也使鴒的碳化物在 500。C保持極為細小的尺寸，于是提供了鋼的二次硬化能力。含鴒 量過低的鋼，在加熱到高溫時出現(xiàn)粗大晶粒，脆性很大，而且低鎢 高速溶點低，淬火時又要保證溶入足夠的鎢，所以淬火溫度很窄，熱處理時必須嚴格控制溫度，否則易于發(fā)生因過熱而報廢的事故。鎢量對高速鋼的淬火及回火硬度有很大影響。鉬的性能與鴒相近，可以和碳形成同樣類型的M6C、 M^6碳化物及六方晶格間隙相。但鎢原子量小于鉬原子量(約為一半)，所 以重量百分比相同時，鉬的原子百分數(shù)將要大一倍，故在鉬鋼中， 如要形成相同數(shù)量的碳化物，鉬和鎢相比，鉬的重量百分數(shù)可以減少一半。鉬也是鐵素體形成元素，能提高鋼的Ad點，并能降低Ms 點，能強化基體，提高再結晶溫度，鉬又是常用合金元素中減輕回 火脆性最有效的元素，除與碳形成碳化物外，還可部分溶于鐵中。 鉬能降低高速鋼結晶時包晶及共晶反應溫度，使萊氏體組織細化， 提高淬火后回火時馬氏體的分解溫度和延緩化物的聚集，從而增加 抗回火穩(wěn)定性。鉻在高速鋼中主要是提高淬透性和回火溫度以及增加抗氧化 性及抗腐蝕能力，缺點是增加高速鋼碳化物不均勻性，降低熱塑性、 冷塑性和熱處理的抗彎強度。早期的研究發(fā)現(xiàn)在含0. 63-0. 68%C、 17. 80-19. 40y。W而含4各量不同的高速鋼中，當^^各量在3-6°/。時，其工 具的壽命最長。這項工作是長期以來，鉻量在高速鋼中總是在4% 左右的主要依據(jù)。鎳是一種非碳化物形成元素，它固溶于基體能提高基體的強 度，顯著提高奧氏體的穩(wěn)定性，促進高硼合金鋼的淬透性和耐蝕性。 鎳加入量少，強化效果弱，加入量過多，成本增加很大，因此將鎳 的含量控制在0. 8-1. 5%之間為宜。鈦在高硼合金鋼中主要起三方面作用，其一是與硼結合，形成 高硬度硼化物(TA ),明顯提高材料的耐磨性，其二是鈥與鋼中的 N、 C形成高熔點化合物Ti (C, N),這種化合物有助于鑄鋼的晶粒 細化，使枝晶間和枝晶內(nèi)的碳和合金元素分布均勻，其三是可以起 到脫氧和變質(zhì)作用。加入量過多，含鈦化合物數(shù)量增加且粗化，導稀土元素對材料的脫氧、脫硫、除氣、晶粒細化有一定作用，加入少量稀土可凈化鋼液，稀土的加入量設定在0. 2%。硅是非碳化物和硼化物形成元素，加入高硼鑄造鐵基合金中的 硅主要熔于基體，提高基本強度，合金強度的提高，可以確保合金 使用過程中耐磨硼化物不易脫落的剝落，有利于提高合金耐磨性。 硅加入量太少，合金強化作用弱，合金耐磨性較差。硅加入量過多， 將導致基體脆化，反而降低合金韌性，因此合適的硅加入量控制在0. 4%-0. 8%。錳是擴大奧氏體相區(qū)的元素，高硼鑄造鐵基合金加入錳的主要 作用是提高合金淬透性，還起對鋼液脫氧的作用。錳加入量太少， 錳提高淬透性的作用不明顯，錳加入量太多，淬火組織中殘留奧 氏體太多，反而降低合金的硬度，損害合金耐磨性，而且錳合量過 高，合金凝固組織粗大，鑄造成形過程中易產(chǎn)生裂紋，因此將期含 量控制在0. 6%-1. 3%。不可避免的微量雜質(zhì)是原料中帶入的，其中有硫和磷，均是有 害元素，為了保證高硼鑄造鐵基合金的強度、韌性和耐磨性，將磷、 硫含量控制在0. 04%以下。所述的復合輥環(huán)軋輥用鑄造高硼高速鋼是以廢鋼、硼鐵、釩鐵、 鉬鐵、鴒鐵、鉻鐵、硅鐵、錳鐵配料，采用酸性中頻感應電爐冶煉， 爐前調(diào)整成分合格后使其滿足成分設計要求，加入微量烯土和鈦進 行復合變質(zhì)處理。當熔液溫度達1600—165(TC時出鋼，作為復合 軋輥輥環(huán)的外環(huán)材料。作為復合輥環(huán)軋輥的內(nèi)環(huán)，通常采用無縫鋼 管。把當作內(nèi)環(huán)的無縫鋼管在300-800。C溫度下預熱，將預熱好的 無縫鋼管置于砂型中，把出爐熔液澆鑄到砂型內(nèi)，并保持澆鑄溫度 1500。C左右，澆鑄到無縫鋼管上的高翱高速鋼液成為鑄造高硼高速 鋼，并當作軋輥輥環(huán)。隨后將高硼高速鋼進行熱處理退火一一淬火一一回火。① 退火工藝將鑄造高硼高速鋼放入井式電阻爐內(nèi)，加熱溫度 為800-860。C,加熱時間按t產(chǎn)(1.2-1.6) 5t50確定，其中t!為珠 光體退火保溫時間，min, 5為工件厚度， 一般取5 =30-200腿。爐 冷至低于50(TC后繼續(xù)爐冷或空冷。② 淬火工藝，將退火后的鑄造高硼高速鋼放入井式電阻爐內(nèi)加 熱，加熱溫度控制在1020-1150°C,保溫時間4安t2= ( 1. 0-1. 4) 5 +30確定，其中"為淬火保溫時間(min) ， 5為工件厚度， 一般 取30—200mm;在冷卻速度不小于5 。C/min快速冷卻。③ 回火工藝將淬火后的鑄造高硼高速鋼放入井式電阻爐內(nèi)， 加熱溫度為500-550。C,保溫時間按t產(chǎn)(1. 0-1. 5) 5+60確定， min; 5——為工件厚底， 一般取5 =30-200mm。隨后爐冷或空冷至 室溫。按同樣工藝再回火l-2次。 如上熱處理的依據(jù)是高硼高速鋼的鑄態(tài)組織主要以非平衡組織(鐵素體、珠光體和 魏氏組織加硼化物)為主。非平衡組織加熱時容易在其板條界上形 成針狀奧氏體晶核，這種針狀晶核在進一步加熱或恒溫時會很快地 長大、合并，形成新的奧氏體晶粒，其尺寸基本恢復原奧氏晶粒尺 寸，出現(xiàn)精晶組織遺傳現(xiàn)象。對鑄態(tài)高硼高速鋼進行退火處理，可 以消除非平衡組織，使組織均勻化。采用800-86(TC加熱，保溫時 間按上述公式確定，爐冷至小于50(TC后爐冷或空冷。高硼高速鋼的淬火加熱溫度1020-1150°C,保溫時間按上述的 公式確定，隨后快速冷卻。淬火加熱溫度低于IOO(TC,溶解于高 溫奧氏體中的碳和合金元素數(shù)量太少，高溫奧氏體穩(wěn)定性差，淬火 組織中易出現(xiàn)低硬度的珠光體和鐵素體組織，降低鑄造高硼高速鋼 的硬度和耐磨性，淬火溫度超過1150。C后，高溫奧氏體顯著粗化，導致淬火馬氏體組織粗大，降低高硼高速鋼的強度和韌性，保溫時 間按上述的公式確定，隨后空冷或風冷卻到室溫，可以獲得馬氏體 基體上鑲嵌高硬底耐磨硼化物、碳化物的混合組織。高硼高速鋼^火處理的目的是消除殘余奧氏體和回火應力、析 出二次碳化物，穩(wěn)定回火組織，提高合金的綜合機械性能?；鼗鸺?熱溫度500-55(TC，保溫時間按上述公式確定，隨后爐冷或空冷， 回火2-3次。實施例1:帶鋼工作輥本實施例所述鑄造高硼高速鋼作為軋輥輥環(huán)，采用公稱容量為 500公斤酸性中頻感應電爐溶煉。采用廢鋼、硼鐵、釩鐵、鉬鐵、 鉻鐵、硅鐵和錳鐵配料，爐前調(diào)整成分合格后加稀土與鈦鐵脫氧和 變質(zhì)，1650。C出爐。將預熱好的無縫鋼管置于砂型內(nèi)，150(TC澆鑄， 產(chǎn)品合金化學成分為C=0. 38%、 B=2. 2%、 V=5.67%、 Si=0. 66%、 Mn=0. 83%、Cr=4. 3%、 W=2. 05%、 Mo=3. 13%、 Nb=0. 05%、 Ti孩史量、S=0. 023%、 P=0. 030°/。，余量為Fe。熱處理方法為鑄造高硼高速鋼作為復合軋輥輥環(huán)隨后進行熱 處理，退火工藝是在井式電阻爐內(nèi)加熱，加熱溫度855。C，保溫時 間180min,隨后爐冷。鑄造高硼高速鋼復合軋輥輥環(huán)淬火處理工藝是在井式電阻爐 內(nèi)加熱，加熱溫度1100。C,保溫時間120min,隨后風冷至室溫。鑄造高硼高速鋼復合軋輥輥環(huán)回火處理工藝是在井式電阻爐 內(nèi)加熱，加熱溫度550。C,保溫時間180min,隨后爐冷至室溫。共 回火三次。直接從鑄造高硼高速鋼復合軋輥輥環(huán)上取樣分析合金的力學 性能，其結果如下硬底61. 3HRC，沖擊韌性9. 6J/cm2，斷裂韌性22. 6MPa m1/2，抗拉強度828MPa。結合層無缺陷，呈冶金結合。 經(jīng)裝配制成帶鋼工作輥成品機架上機試驗，過鋼量2300噸，磨損輕微，無裂紋，過鋼量為高鎳鉻鉬無限冷鑄鐵軋輥的5倍。 實施例2:棒材成品機架軋輥本實施例所述鑄造高硼高速鋼作為復合軋輥輥環(huán)采用公稱容 量為500公斤酸性中頻感應電爐熔煉。釆用廢鋼、硼鐵、釩鐵、鉬 鐵、鴒鐵、鉻鐵、硅鐵和錳鐵配料。爐前調(diào)整成分合格后加稀土與 鈦鐵脫氧和變質(zhì)，1650°C出爐。將預熱好的無縫管置于砂型內(nèi)，1500 。C澆鑄，產(chǎn)品合金化學成分為C=0. 32%、 B=1.8%、 V=3. 22%、 Si=0. 76%、 Mn=0. 73%、Cr=4. 8%、 W=0. 55%、 Mo=2. 13%、 Nb=0. 0%、 Ti微量、S=0. 018%、 P=0. 03%,余量為Fe。熱處理方法為鑄造高硼高速鋼復合軋輥輥環(huán)隨后進行熱處理，退火工藝是井 式電阻爐內(nèi)加熱，加熱溫度855。C, ^呆溫時間180min,隨后爐冷。鑄造高硼高速鋼復合軋輥輥環(huán)淬火處理工藝是在井式電阻爐 內(nèi)加熱，加熱溫度為1050°C,保溫時間120min,隨后風冷至室溫。鑄造高硼高速鋼復合軋輥輥環(huán)回火處理工藝是在井式電阻爐 內(nèi)加熱，加熱溫度55(TC, ^床溫時間180min,隨后爐冷至室溫。共 回火三次。直接從鑄造高硼高速鋼復合軋輥輥環(huán)上取樣分析合金的力學 性能，其結果如下硬度56. 3HRC,沖擊韌性IO. 6 J/cm2,斷裂韌 性24. 5 MPa . m" 抗拉強度628MPa。結合層無缺陷，呈冶金結合。經(jīng)裝配制成帶鋼工作輥成品機架上機試驗，單槽過鋼量850 噸，磨損輕微，無裂紋，過鋼量為高鎳鉻鉬無限冷鑄鐵軋輥的4倍。
權利要求
1、一種復合軋輥輥環(huán)用鑄造高硼高速鋼，其特征在于化學成分以百分重量計C＝0.20-1.10、B＝1.0-2.5、Cr＝3.0-5.0、Si＝0.5-0.9、Mn＝0.6-1.3、V＝2.0-10.0、Ni＝0.5-1.5、Mo＝1.0-4.0、W＝0.2-4.0、Nb＝0.1-2.0、S＜0.04、P＜0.04，余量為Fe；
2、 根據(jù)權利要求1所述的制作軋輥輥環(huán)用鑄造高硼高速鋼的 熱處理方法，其特征在于A、 退火工藝退火處理的加熱溫度為800—86(TC，保溫時間 t產(chǎn)(1.2-1.6) 5+50,爐冷至小于500。C繼續(xù)爐冷或空冷；B、 淬火工藝淬火處理的加熱溫度為1020—1150°C,保溫時 間t尸(l. 0—1.4) 5+30,以冷卻速度不小于5。C/min進行風冷或空冷；C、 回火工藝回火處理的加熱溫度為500—55(TC,保溫時間 t產(chǎn)(l. 0—1.5) 5+60，隨后爐冷到室溫，再^l要同樣工藝回火l一2次；其中ti為J朱光體退火^f呆溫時間，min; t2為、淬火保::溫時間，min; t3為回火^f呆溫時間，min; 5為工件厚度，mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制作復合輥環(huán)軋輥用鑄造高硼高速鋼及其熱處理方法，它是一種抗熱沖擊性良好的耐磨材料，也可應用其他合適的工況，其化學成分設計為(重量％)0.20-1.10C，1.0-2.5B，3.0-5.0Cr，0.5-0.9Si，0.6-1.3Mn，2.0-10.0V，0.5-1.5Ni，1.0-4.0Mo，0.2-4.0W，0.1-2.0Nb，S＜0.04，P＜0.04，其余為Fe；它的熱處理方法包括退火，淬火和2-3次回火，退火加熱溫度為800-860℃，爐冷至小于500℃后爐冷或空冷；淬火加熱溫度為1020-1150℃，隨后風冷或空冷；回火2-3次，加熱溫度500-550℃，隨后爐冷或空冷。與傳統(tǒng)高鎳鉻鉬軋輥相比，大幅提高合金耐磨性、耐熱性、抗熱沖擊性，減少軋輥在使用過程中出現(xiàn)的熱疲勞裂紋現(xiàn)象及由此產(chǎn)生的掉肉、崩裂，體現(xiàn)出良好的安全性與耐磨性的有機結合。
文檔編號C22C38/48GK101240402SQ20081003062
公開日2008年8月13日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權日2008年2月4日
發(fā)明者勇 向, 李聚良, 李蘇人, 星 鄭, 陳牧原 申請人:勇 向