探讨关于热处理工艺研究的论文

1材料成分和技术要求 1.1技术要求 (1)轧辊硬度要求调质处理后轧辊工作层厚度250mm,辊面硬度56~58HRC,表面硬度不均匀度≤5HS,工作层硬度落差≤5HS。 (2)轧辊的低倍组织和显微组织低倍组织要求:不得有气孔、夹杂、疏松、裂纹等缺陷。金相组织要求:碳化物分布均匀
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  1材料成分和技术要求

  1.1技术要求

  (1)轧辊硬度要求调质处理后轧辊工作层厚度250mm,辊面硬度56~58HRC,表面硬度不均匀度≤5HS,工作层硬度落差≤5HS。

  (2)轧辊的低倍组织和显微组织低倍组织要求:不得有气孔、夹杂、疏松、裂纹等缺陷。金相组织要求:碳化物分布均匀,不得有残余应力和沿晶界分布的网状碳化物存在。

  2工艺分析及试验研究

  2.1工艺分析

  Cr12MoV钢属于高碳高铬钢,含碳和铬量高,形成了大量的碳化物和高合金度的马氏体,使钢具有高硬度、高耐磨性。此外,Cr12MoV钢中的钼增加钢的淬透性并且细化晶粒;钒能细化晶粒增加韧度,又能形成高硬度的VC,进一步增加钢的耐磨性;铬又使钢具有高的淬透性和回火稳定性。由于Cr的大量存在,钢液结晶时析出的大量共晶碳化物(主要是硬度很高的铬铁复合碳化物(Fe,Cr)7C3)极为稳定,常规热处理无法细化。即使其经压延后,在较大规格钢材中仍保留明显的带状或网状碳化物,碳化物分布不均匀,而带状或网状碳化物区是一个脆性区,其塑性、韧度差,不能承受大的冲击力,裂纹很容易在这里萌生与扩展,往往成为裂纹产生的主要原因。较大的碳化物周围常常有空位、位错等缺陷汇聚,在交变负荷的作用下,这些缺陷进一步聚集和扩展便可萌生疲劳裂纹。碳化物偏析严重,在碳和合金元素富集的区域,钢的熔点降低,易导致模具热处理时过热,使碳和合金元素在奥氏体中溶解度减少,降低淬火后的硬度,且导致碳合金元素富集区与贫乏区间产生大的组织应力,从而增大模具热处理后的变形量。为了碎化、细化共晶碳化物,把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎,提高碳化物分布的均匀性,细化碳化物的粒度。—般Crl2MoV使用时都需要进行锻造和预先热处理,以减少碳化物的不均匀分布,为后续淬火、回火提供优良的原始组织。

  2.2铸造工艺

  由于矫直辊尺寸较大,根据工艺分析得知:即使经锻造加工,也很难完全消除网状碳化物。限于公司设备条件,很难采用常规铸后锻造工艺,因此设计以铸代锻工艺,即采用水玻璃硬化砂造型,45t电弧炉+20t中频炉双联熔炼,静态浇铸后热开箱,经特殊的扩散球化等温退火工艺处理,铸态组织、退火组织如图2所示。粗大连续网状碳化物基本消除,仅存部分带状碳化物,碳化物等级为5级,硬度检测为230~250HB,满足机加工要求。2.3热处理工艺国内Cr12MoV钢的热处理工艺有一次硬化法、二次硬化法,根据工件不同的使用条件可选用不同的热处理工艺,两种热处理工艺均经保温后采用油淬。两种热处理方法一般淬火液选用淬火油或硝盐浴,可以采用单液淬火,也可采用双液分级淬火,且均能获得满意的硬度及耐磨性,但对红硬性有要求的工件一般选用二次硬化法。根据矫直辊工作状况,结合公司的设备状况,选用一次硬化法热处理工艺。分两组进行热处理实验,一组采用低淬低回工艺,单液淬火,即950~1000℃加热入油冷却,200℃回火;另一组采用中淬中回工艺,喷雾淬火,即1020~1050℃左右加热保温后喷雾冷却,380~400℃左右回火。

  3试验结果分析

  3.1国内外Crl2MoV金相组织分析

  试样经磨制抛光后,用4%硝酸酒精溶液腐蚀,在光学显微镜下观察其组织。两种热处理工艺矫直辊的组织均为马氏体+共晶碳化物,其中共晶碳化物成块粒状,碳化物等级为5.0级。两者相比,中淬中回工艺机体组织在碳化物与基体的界面处存在少量下贝氏体,且碳化物分布更加均匀,碳化物粒度得到细化。与国内外Crl2MoV钢热处理后的组织对比,德国X165CrMoVl2和国内Crl2MoV的组织也为马氏体+共晶碳化物,但其共晶碳化物成网状,碳化物等级为7.0级,可见其组织优于德国和国内其它厂的金相组织。

  3.2性能分析

  由两种热处理工艺矫直辊性能检测结果可见,中淬中回工艺虽然硬度尤其是内孔硬度低于低淬低回,但冲击韧性明显高于低淬低回工艺,是由于中淬中回工艺喷雾冷却强度低,机体组织中存在少量下贝氏体,而下贝氏体组织却具有较高强度和韧度,从而增强了矫直辊的抗事故能力。

  4结论

  (1)Cr12MoV大型工件采用以铸代锻,经特殊热处理工艺是可行的。

  (2)Cr12MoV大型工件热处理采用喷雾淬火+中温回火性能优于其采用低温油淬+低温回火工艺。

  作者:马佳 晏宏山 左素敏 单位:唐山科技职业技术学院 .唐钢集团重机公司 唐山不锈钢有限公司

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