淬火与回火工艺对轧辊用高速钢性能的影响

宋丽红（山西经济管理干部学院，太原 030000）

淬火与回火工艺对轧辊用高速钢性能的影响

宋丽红
（山西经济管理干部学院，太原 030000）

文章分析了淬火温度、淬火冷却方式、保温时间、回火温度、回火次数等热处理工艺，为实际生产提供理论数据支持。

高速钢轧辊；淬火；回火

传统高速工具钢和高速钢轧辊无论是在工艺方面还是成分方面都有很大的不同，因此在其热处理工艺也不同。本文对高速轧辊用钢的淬火和回火工艺进行了研究。

1　试验材料和方法

高速钢用250kg碱性中频感应电炉采用不氧化法熔炼。试验用高速钢化学成分为（质量分数，%）∶C1.45，Si0.65，Mn0.71，P0.011，S0.025，Cr5.4 9，Ni1.12，M o3.05，V4.88，W0.03，Nb2.21。

2　分析淬火工艺对高速钢轧辊性能的影响

2.1淬火温度对高速钢轧辊性能的影响

根据Pellizzari等人［1］的CCT曲线，本文将淬火温度范围选为950℃-1200℃，盐冷淬火，为保证试验的准确性，取两组试样进行对比分析。经测验随淬火温度升高，硬度先上升后下降，试样一、试样二的硬度均在1075℃出现最大值。淬火温度低于1075℃时，由于固溶状态下溶解的碳与合金元素较少，淬火后硬化程度低。其后随淬火温度升高，硬度降低。原因是固溶的C和合金元素量过多，Ms点下降［2］，淬火后残余奥氏体量增加，导致硬度降低。

2.2冷却方式对高速钢轧辊性能的影响

图1分析研究了油冷、空冷、雾冷、盐浴冷却（盐冷）四种冷却方式对高速钢硬度的影响。盐冷和雾冷条件下，淬火温度对硬度影响类似，油冷达到最高硬度的淬火温度最低，空冷淬火温度最高。因为相同淬火温度下，油冷冷速快，淬火后得到的残余奥氏体相对较多［3］。

2.3高速钢轧辊的淬透性

图2分析了在淬火温度1075℃时，冷却方式对高速钢轧辊淬透性的影响。油冷淬透性最好，雾冷与盐冷次之，空冷最差。空冷淬火，离冷却端表面约30mm时，硬度值已低于60。而在通常情况下，轧辊材料工作层要不小于30mm。

图2　冷却方式对高速钢轧辊淬透性的影响

3　回火工艺对高速钢轧辊性能的影响

3.1回火温度与回火次数对高速钢轧辊性能的影响

如图3，回火温度（T回）＜350℃，马氏体（M）中碳化物基本不析出，硬度变化不大。350℃≦T回＜500℃时，碳化物析出较少，不形成弥散强化，使M固溶C含量减少，硬度降低。T回=500℃时，硬度达到最大。此时碳化物析出较多，M转化为回火M，部分残余奥氏体又转化为M。T回＞500℃，碳化物聚集长大，硬度下降。经过一次回火，硬度已接近峰值，再次回火硬度不会再提高。而经三次回火后，由于碳化物的聚集长大，硬度会降低。

图3　盐冷淬火后回火工艺对高速钢轧辊硬度的影响

3.2合理控制回火的温度

Lee等人［4］研究表明在500℃左右进行回火，高速钢轧辊不会产生过多的磨损量，有较好耐磨性；回火温度升高，耐磨性下降。但在500℃左右进行回火，高速钢轧辊试样的表面粗糙度随试样旋转次数增加而明显增大。

4　总结

不同淬火冷却方式对高速钢轧辊硬度影响不同；回火温度500℃时材料硬度达峰值；确定最佳的回火温度需综合考虑耐磨性、轧辊表面粗糙度等多方面因素。

［1］Pellizzari M，Cescato D，Straffelini G，et a1.Studio del trattamento termico di acciai rapidi per cilindri di laminazione a caldo［J］.Ija Metallurgia Italiana，2008（04）:7-13.

［2］刘佐仁.淬火温度对高速钢力学性能的影响［J］.钢铁，2001，36（07）:54-57.

［3］符寒光，汪长安.高速钢轧辊热处理工艺［J］.金属热处理，2010，35（09）:60-65.

［4］Lee J H，Oh J C，Park J W.Effects of tempering temperature on weal resistance and surface roughness of a high speed steel roll［J］.ISU Intemational，2001，41（08）:859-865.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.028

宋丽红（1987-），女，山西太原人，硕士研究生，助教，研究方向:金属热处理及焊接工艺。