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摘要：利用膨胀法，结合金相法、硬度法对支承辊试验钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线进行测定，通过测得的CCT曲线及显微组织与显微硬度的对比研究，为新型支承辊材料用钢的热处理工艺与应用提供了依据。
关键词：支承辊，CCT曲线，金相-硬度法
支承辊是轧机的重要部件，支承辊质量的优劣直接关系到轧板的产量及质量。随着轧机向高速化和自动化方向发展，轧板要求的不断提高，开发支承辊新材料来提高支承辊性能成为重要的研究内容[1]。支承辊不仅需要具备较高的强度、硬度、刚性及韧性，还需要较好的耐磨性与抗接触疲劳性能。支承辊材料未来的发展趋势是降低含碳量，适当增加Cr含量[2-3]，并适当调整合金元素含量。本文利用膨胀法对一种新型的支撑辊用钢在不同冷却速度条件下的相变点进行测定，分析连续冷却过程中奥氏体的转变过程以及转变产物的组织和性能，得到过冷奥氏体连续冷却转变CCT曲线。并利用金相法和硬度法进行验证，最终通过CCT曲线来确定临界冷却速度，为热处理工艺的制定提供参考[4]。
1 试验材料和方法
本文所用材料为一种新型材料支承辊用钢。根据YB/T5127-93标准，利用DIL-801型热膨胀仪对试验钢进行临界点的测定，升温速率为2.5 oC /min，测定该试验钢的临界点Ac1和Ac3，以此为基础，确定试验钢的试验工艺为奥氏体化温度950oC，保温60min，然后分别以1oC/min、2oC/min、5oC/min、10oC/min、20oC/min、40oC/min、60oC/min、90oC/min 八种不同的冷却速度冷却。利用 L78 RITA型淬火相变仪，测定试样在不同冷速下的膨胀曲线，利用Axiovert 200 MAT型金相显微镜观察转变产物的显微组织，金相腐蚀液采用4%的硝酸酒精。并利用Tukon 2100B型维氏硬度计测定组织硬度（HV3），每个试样测量三个点，求平均值。以温度为纵坐标，时间对数为横坐标，将同一种相转变开始点与结束点分别连成曲线，并标明最终的组织与硬度值以及临界点Ac1、Ac3和Ms点即绘制成CCT图，如图1所示。
2 试验结果及讨论
测得试验用钢加热时的临界点为：Ac1=794oC, Ac3=902oC。经膨胀曲线，结合金相组织确定了试验钢冷却速度与相变温度、组织对应关系如表1所示。试验钢过冷奥氏体在连续冷却转变过程中，随着冷速的变化，相继发生了珠光体(P)转变、贝氏体(B)转变、马氏体(M)转变。由此本试验不同冷却速度条件下得到的试验钢的CCT曲线如图1所示，各冷却速度下的硬度( HV3)也在图1中给出。
表1 试验钢过冷奥氏体连续转变的相变点数据
通过不同冷速下的显微金相组织可以看出。由于珠光体类组织的耐蚀性要明显低于淬火马氏体, 因而经硝酸酒精腐蚀后易呈现为深色。当冷速为1oC/min时，得到的组织是珠光体和一定量的碳化物。当冷速为2oC/min时，得到的组织为珠光体+贝氏体+少量马氏体，以及一些碳化物，珠光体含量降低，出现较多的贝氏体，并且开始出现马氏体。但冷速为1oC/min时并未出现贝氏体，所以贝氏体在冷速1oC/min-2oC/min之间开始产生。当冷速为5oC/min时，得到的组织为少量珠光体＋贝氏体+马氏体混合组织。当冷速为10oC/min时，珠光体消失，得到的组织为贝氏体+马氏体组织。当冷速为20oC/min时，贝氏体组织消失，得到的组织为单一的马氏体组织。试验钢的淬透性较好，原因可能是Cr含量较高以及添加了V和Mo等合金元素。随着冷速的继续增加，当冷速为40oC/min、60oC/min以及90oC/min时，得到的组织全部为马氏体，随着冷速的提高，组织明显细化。马氏体相变起始温度Ms≈336 oC。由金相组织也可以看出在不同冷速下均有未熔碳化物存在，都存在一些偏析。
图1 试样钢CCT曲线
随着冷却速度的提高，组织转变由珠光体、贝氏体转变过渡到无扩散型马氏体转变，并且硬度逐渐提高，如图1所示。当服役条件对支承辊的硬度要求较高时，可以考虑采用较高的过冷奥氏体连续转变冷却速度。由图1可知，冷速高于10oC/min时将不发生珠光体转变；冷速高于120oC/min时将不发生贝氏体转变。因此，在生产中我们可以根据机械加工性能及使用性能的需要，选取适当的加热和冷却工艺，得到满足一定规格的工件。
3 结论
1）采用膨胀法结合金相组织和硬度测得了试验钢的CCT曲线。
2）在一定的冷速范围内(1oC/min-90oC/min)，随着冷速的增加，得到的显微组织经历了珠光体→贝氏体→马氏体的转变过程，硬度逐渐提高。随着冷速的增加，晶粒出现细化，但存在一些偏析。
参考文献:
[1]于瑞芝,刘成业.我国支承辊材料的发展过程及热处理工艺简介[J].大型铸件,2007,(5):46-48.
[2]张琪,陈学文,刘永辉,等.大型支承辊Cr4材料连续冷却转变曲线的测定[J].热加工工艺,2011,40(2):54-56.
[3]赵席春.Cr5型支承辊用钢的研究[J].金属热处理,2003,28(6):26-28.
[4]刘云旭. 金属热处理原理. 机械工业出版社. 1981, 169-209
论文作者:苏丽婷
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/2
标签：金相论文; 珠光体论文; 组织论文; 奥氏体论文; 硬度论文; 曲线论文; 过冷论文; 《防护工程》2019年第7期论文;