趙春梅

（燕山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

高速鋼軋輥因其具有高的硬度、高的紅硬性、較好的耐磨性和淬透性等良好的使用性能，近年來，在國內(nèi)外鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]。軋輥用高速鋼大多為高C和高W鋼，同時，還含有較多的Cr、Mo、V等合金元素，顯微組織中組成相多、組織復(fù)雜。為了改善其性能常常需要對其熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化[2-4]，熱處理后軋輥能否達(dá)到力學(xué)性能要求是生產(chǎn)出合格高速鋼軋輥的關(guān)鍵。本文以邢鋼集團(tuán)提供的新型軋輥用高速鋼為研究對象，測定該種高速鋼的TTT曲線，為該鋼熱處理工藝的優(yōu)化提供理論數(shù)據(jù)。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用試樣材料為邢臺機(jī)械軋輥有限公司提供的新型軋輥用高速鋼。

1.2 試驗(yàn)測量設(shè)備和試樣尺寸

實(shí)驗(yàn)使用Formastor-F型全自動相變測定儀，試樣尺寸為Φ3 mm×10 mm，其一端有一Φ2 mm×2 mm的小孔。

1.3 TTT曲線的測定

根據(jù)新型軋輥用高速鋼的奧氏體轉(zhuǎn)變溫度和馬氏體相變溫度，在775～200℃溫度范圍內(nèi)測定TTT曲線，將該溫度區(qū)間分成23個小的溫度區(qū)間（25℃為一個溫度區(qū)間），將試樣快速加熱到1100℃，保溫5 min然后快冷到測量溫度，進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變。測量TTT工藝曲線如圖1所示。試驗(yàn)所采用的等溫轉(zhuǎn)變溫度見表1。

圖1 新型軋輥高速鋼試樣測量TTT工藝曲線

表1 測量TTT曲線時采用的等溫溫度

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

奧氏體化溫度取為1100℃，測定的新型軋輥用高速鋼的TTT曲線見圖2。

根據(jù)轉(zhuǎn)變溫度、轉(zhuǎn)變機(jī)理和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物等的不同，奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線主要可分成三個區(qū)域:高溫區(qū)域、中溫區(qū)域和低溫區(qū)域。

高溫區(qū)域的轉(zhuǎn)變，即過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。這個區(qū)域的轉(zhuǎn)變溫度處于從A1以下至曲線鼻尖上部之間。其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為鐵素體和滲碳體相互交替的層狀組織，即珠光體。隨著轉(zhuǎn)變溫度的不同，形成的珠光體粗細(xì)也不同。當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度接近A1時，一般形成粗珠光體，接近該區(qū)域的下限溫度時，將形成細(xì)珠光體或極細(xì)珠光體，即屈氏體或索氏體。

圖2 新型軋輥用高速鋼TTT曲線

中溫區(qū)域的轉(zhuǎn)變，即過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。從圖2中可看到，軋輥高速鋼這個區(qū)域的轉(zhuǎn)變溫度處于CCT曲線鼻尖下部400℃至Ms點(diǎn)之間的范圍。實(shí)際上在這個溫度區(qū)域進(jìn)行的貝氏體轉(zhuǎn)變，當(dāng)轉(zhuǎn)變達(dá)到一定百分率后，轉(zhuǎn)變便中止進(jìn)行，使一部分過冷奧氏體未能轉(zhuǎn)變。未能轉(zhuǎn)變的奧氏體，稱為殘余奧氏體。等溫轉(zhuǎn)變曲線的“鼻子”離縱坐標(biāo)較近，若將鋼從奧氏體化溫度進(jìn)行連續(xù)冷卻時，很容易碰到曲線為鼻尖而首先在高溫區(qū)域發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，因而使貝氏體轉(zhuǎn)變受到抑止。只有采取從奧氏體化溫度以不碰到曲線鼻尖則冷卻速度（這里取10℃/s）快速冷卻到中溫區(qū)域，然后進(jìn)行等溫處理才能進(jìn)行貝氏體轉(zhuǎn)變。中溫區(qū)域的轉(zhuǎn)交產(chǎn)物，是由鐵素體和滲碳體兩相形成的混合組織，從圖中可以看出對新型軋輥用高速鋼來說只形成下貝氏體，在下貝氏體中，粒狀或針狀的滲碳體鑲嵌在鐵素體基體上，這種組織的強(qiáng)度和硬度均較高，且具有好的耐磨性。

低溫區(qū)域的轉(zhuǎn)變，即過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。這個區(qū)域的溫度范圍從Ms點(diǎn)至Mf點(diǎn)。當(dāng)奧氏體剛過冷到Ms點(diǎn)以下，馬氏體轉(zhuǎn)變立即迅速進(jìn)行。但如果在同一溫度繼續(xù)延長時間，馬氏體量未見增加，而且轉(zhuǎn)變很快就會終止。所以它和中溫區(qū)域轉(zhuǎn)變相似在低溫區(qū)域的給定溫度下，往往轉(zhuǎn)變不能進(jìn)行到終了，總留有一部分殘余奧氏體。只有繼續(xù)降低轉(zhuǎn)變濕度，才能使殘余奧氏體繼續(xù)向馬氏體轉(zhuǎn)變。

3 結(jié)論

根據(jù)新型軋輥用高速鋼的TTT曲線，可以看出，等溫溫度在630～750℃范圍時，等溫組織為珠光體；等溫溫度在190～340℃范圍時，等溫組織為貝氏體；等溫溫度在190℃以下時，等溫組織為馬氏體。

［1］崔忠圻.金屬學(xué)與熱處理［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000:276-367.

［2］趙建偉，張威，鄒德寧.淬火溫度和冷卻方式對高速鋼軋輥性能的影響［J］.鑄造技術(shù)，2005，26（10）:859-875.

［3］那順桑，孫彩鳳，年保國，等.V-Cr-Mo-Nb-W高速鋼回火抗力的研究［J］.金屬熱處理，2006，31（7）:64-66.

［4］孫大樂，范群，姚利松.奧氏體保溫時間對高速鋼工作輥組織和耐磨性的影響［J］.金屬熱處理，2005，30（12）:9-12.