高铬锻钢轧辊CCT曲线测定及结果分析范文

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摘要：利用LINSEISR．I．T．AL78淬火式膨胀仪，测定了高铬锻钢轧辊在1030℃奥氏体化后以不同速率冷却时的相变膨胀曲线，采用膨胀法结合金相检验和硬度测试测定了高铬锻钢轧辊的临界点温度，用Origin软件绘制了高铬锻钢轧辊的连续冷却转变（cct）曲线，并对其结果进行了分析。结果表明：高铬锻钢轧辊的CCT曲线上存在珠光体、贝氏体和马氏体3个相变区，且这3个相变区完全分离；当冷却速率≥1℃•s－1时，组织为单一马氏体相变组织，且马氏体转变开始温度Ms随着冷却速率的增大而降低。

关键词：高铬锻钢轧辊；CCT曲线；显微组织；显微硬度

锻钢冷轧辊主要用于冷轧板材的轧制，在轧制过程中轧辊的服役条件比较苛刻。同时，冷轧板材的质量要求较高，为了保证冷轧板材的质量，必须提高冷轧工作辊的性能，如高而均匀的硬度和淬硬层深度、高的耐磨性以及抗事故能力等，这在很大程度上取决于热处理工艺。连续冷却转变（CCT）曲线在轧辊的热处理工艺中具有重要作用，为此笔者对高铬锻钢轧辊的CCT曲线及其组织转变进行了研究，为优化生产工艺、提高轧辊性能提供基础数据。

1试样制备与试验方法

试验材料为高铬锻钢轧辊，其化学成分（质量分数／％）为：0．99C，0．71Si，0．25Mn，0．006P，0．003S，9．80Cr，0．79Ni，0．63Mo，0．35V；原始显微组织为珠光体＋碳化物。试样尺寸为3mm×10mm。采用LINSEISR．I．T．AL78淬火式膨胀仪进行试验。首先以10℃•s－1的速率将试样加热升温到500℃，然后再以1℃•s－1的速率将试样加热升温到试验钢奥氏体化温度1030℃，保温20min后分别以不同冷却速率冷却，12个试样的冷却速率分别为10，5，3，1，0．8，0．5，0．3，0．2，0．1，0．08，0．05，0．03℃•s－1。膨胀仪测定后试样经镶嵌、磨抛后用体积分数为6％的硝酸酒精溶液浸蚀，用Zeiss光学显微镜观察不同冷却速率试样的显微组织。用HXS－1000A型显微硬度计测定不同冷却速率试样的基体显微硬度，载荷为0．98N（0．1kgf），加载保持时间为10s。将试样冷却过程中的膨胀量和温度原始数据绘制出膨胀量－温度曲线，再用切线法［1］确定相变开始温度及结束温度，然后以温度为纵坐标，时间对数为横坐标，用Origin8．0计算机软件绘制试验高铬锻钢轧辊的CCT曲线［1］。

2试验结果与讨论

2．1不同冷却速率下的膨胀曲线

当冷却速率为10℃•s－1和1℃•s－1时，试验高铬锻钢轧辊的膨胀曲线从奥氏体化温度1030℃开始连续冷却至室温，只发生了马氏体转变，冷却速率为10℃•s－1时的马氏体转变开始温度为222．9℃，冷却速率为1℃•s－1时的马氏体转变开始温度为289．7℃；当冷却速率为0．2℃•s－1时，膨胀曲线开始出现两处明显的膨胀点，即珠光体转变点和马氏体转变点，相变开始温度分别为714．5℃和281．1℃，但是从显微组织上判定冷却过程中还出现了贝氏体转变，只是转变点不太明显；在冷却速率为0．1℃•s－1的冷却过程中发生了珠光体转变和贝氏体转变，珠光体转变开始温度为753．9℃，贝氏体转变开始温度为391．0℃；在冷却速率为0．05℃•s－1和0．03℃•s－1的冷却过程中都出现了一处明显的膨胀点，相变开始温度分别为766．8℃和730．73℃，但从显微组织上判定冷却过程中还有贝氏体转变，只是转变点不明显。

2．2不同冷却速率下的转变产物

可见冷却速率≥1℃•s－1时的显微组织为马氏体＋残余奥氏体＋碳化物；冷却速率为0．2℃•s－1和0．3℃•s－1时的显微组织为珠光体＋贝氏体＋马氏体＋残余奥氏体＋碳化物；冷却速率＜0．2℃•s－1时的显微组织为珠光体＋贝氏体＋碳化物。2．3连续冷却转变曲线通过分析不同冷却速率下的膨胀曲线。相变区域有珠光体（P）、贝氏体（B）和马氏体（M）3个相变区，且珠光体区、贝氏体区和马氏体区这3个区域完全分离。冷却速率为0．2℃•s－1是一个临界速率：当冷却速率小于0．2℃•s－1时，只有珠光体相变和贝氏体相变；当冷却速率等于0．2℃•s－1时，发生了马氏体相变，且有珠光体相变和贝氏体相变。当冷却速率为1℃•s－1时，只有单一马氏体相变，且随着冷却速率的增大，马氏体转变开始温度Ms降低。珠光体转变的特点是转变温度较高，冷却速率较慢。贝氏体转变是钢经奥氏体化后，在冷却到介于珠光体转变和马氏体转变的中温区域内发生的半扩散型转变［2］。由于该高铬锻钢轧辊中含有大量铬元素，使贝氏体转变温度范围下降，而珠光体转变温度范围上升，从而使该钢的珠光体转变区和贝氏体转变区完全分离［3－7］。冷却速率增大，过冷度和相变驱动力增大，使得相变的自由焓差增大［8］。随着过冷度的加大，晶界及位错等处的临界形核自由能与均匀形核时的临界形核自由能相比逐渐变小，这就意味着随着过冷度的加大，在晶界上越容易形核，故在冷却过程中相变越容易在较低的温度下进行，即导致相变点温度降低［9］。

3结论

（1）得到了高铬锻钢轧辊的连续冷却转变CCT曲线：冷却速率≥1℃•s－1时的显微组织为马氏体＋残余奥氏体＋碳化物；冷却速率为0．2℃•s－1和0．3℃•s－1时的显微组织为珠光体＋贝氏体＋马氏体＋残余奥氏体＋碳化物；冷却速率为＜0．2℃•s－1时的显微组织为珠光体＋贝氏体＋碳化物。（2）高铬锻钢轧辊的连续冷却转变CCT曲线上存在珠光体、贝氏体和马氏体3个相变区，且这3个相变区完全分离。（3）当冷却速率≥1℃•s－1时，组织为单一马氏体相变组织，且马氏体转变开始温度Ms随着冷却速率的增大而降低。

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作者:夏新蕊 黄斌斌 单位:中钢集团邢台机械轧辊有限公司