劉小川

摘要：針對一種新型支承輥用鋼，采用膨脹法在L78 RITA型淬火相變儀上測定了其連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的膨脹曲線，結(jié)合顯微組織和硬度，獲得了每個冷速下對應(yīng)的相變點溫度。結(jié)果表明，在1-5℃/min的冷速范圍內(nèi)，為高溫轉(zhuǎn)變的鐵素體和珠光體以及中溫轉(zhuǎn)變貝氏體組織；冷速繼續(xù)增加至8℃/min，組織中出現(xiàn)馬氏體；當冷速大于40℃/min時，組織中完全為馬氏體。隨著冷卻速度的增大，硬度值也逐漸增大，這為制定合理的熱處理工藝提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：支承輥用鋼；連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線；顯微組織

近年來，隨著軋機向大型化、高速化和自動化的方向發(fā)展，對其支承輥的質(zhì)量要求也越來越高，大型支承輥市場需求量逐年增大。支承輥是軋機上承載工作輥碾壓鋼坯的重要部件，在軋制過程中，支承輥雖然不與軋制鋼坯直接接觸，但要承受巨大的軋制力作用。另外，由于工作輥的反復(fù)啟動、旋轉(zhuǎn)、制動，也使支承輥承受周期性變化的應(yīng)力，還承受巨大的沖擊力，工作條件極其惡劣。為了保證軋機安全可靠地運行，要求在合理設(shè)計支承輥化學成分和控制冶金質(zhì)量的同時，更加嚴格地控制熱加工后的熱處理工藝制度，建立起冷速一組織一性能之間的對應(yīng)關(guān)系，確保支承輥質(zhì)量。

本文利用L78 RITA型淬火相變儀測定了一種新型支承輥用鋼在不同速度連續(xù)冷卻時的轉(zhuǎn)變曲線，得到過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變CCT曲線，并結(jié)合金相法和硬度進行分析和驗證，通過CCT曲線可以確定臨界冷卻速度，為熱處理工藝的制定提供參考。

1過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的測定

1.1實驗原理

本文主要采用膨脹法并結(jié)合金相硬度法來測得新型支承輥材料的CCT圖。膨脹法是利用膨脹儀，先將試樣加熱使其奧氏體化，然后分別設(shè)置不同冷卻速度，同時進行膨脹量的測定，把測得的膨脹曲線上的轉(zhuǎn)折點（即轉(zhuǎn)變開始點和終止點）標記在“溫度

時間”對數(shù)坐標圖上，并觀察冷卻后的金相組織。經(jīng)過對各條膨脹曲線上的轉(zhuǎn)折點和對應(yīng)金相組織作分析后，將各物理意義相同的點連接起來，就得到了此種材料的CCT圖。

1.2實驗方法

實驗所用材料取自實驗室冶煉支承輥試驗鍛件。用膨脹法在DIL-801型熱膨脹儀上測定該鋼的臨界點Ac1和Ac3，做兩次實驗以求得平均值；以此為基礎(chǔ)，在L78-RITA型淬火相變儀上測定該鋼種的過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。奧氏體化溫度保溫一定時間，按不同冷卻速度（1℃/min-120℃/min）冷卻到室溫，采集冷卻全過程溫度膨脹曲線。利用LEICA DM4000M型正式光學顯微鏡觀察轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的顯微組織，并利用Tukon 2100B型維氏硬度計測定組織硬度（HV3）。

2實驗結(jié)果與分析

2.1臨界點

升溫速率為2.5℃/min，測得實驗用鋼加熱時的臨界點為：Ac1=799℃，Ac3=854℃。

2.2顯微組織

通過實驗用鋼不同冷速冷卻后的金相組織可以看出，隨著冷卻速度的增加，實驗用鋼的組織依次表現(xiàn)為珠光體、貝氏體和馬氏體。當冷速小于1℃/min時，組織為珠光體+鐵素體，當冷速大于1℃/min，開始出現(xiàn)貝氏體；冷速繼續(xù)增加至5℃/min，大部分組織為貝氏體，高溫轉(zhuǎn)變趨近消除；冷速大于8℃/min時，組織中出現(xiàn)馬氏體，其比例隨著冷速的增大而增多；當冷速大于20℃/min時，組織中馬氏體所占比例超過貝氏體；當冷速大于40～C/min時，組織中全部為馬氏體。按最大冷卻速度得到馬氏體轉(zhuǎn)變點為：Ms=310℃。

2.3C.C.T.圖的繪制

根據(jù)不同冷速的膨脹曲線結(jié)合金相組織，確定冷卻過程中的相變溫度。如圖1所示。冷卻曲線下端標注對應(yīng)的冷速和按此速度冷卻后組織（即最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物）的維氏硬度值（HV3）。

2.4實驗結(jié)果分析

結(jié)合金相組織圖片和硬度數(shù)據(jù)可以看到，當冷速在1-5℃/min時，同時發(fā)生高溫轉(zhuǎn)變和中溫轉(zhuǎn)變，組織中存在珠光體+鐵素體+貝氏體，并且隨著冷速的增加，貝氏體所占比例逐漸增加，硬度值也表現(xiàn)出這一點；當冷速達到5-8℃/min時，組織中主要為貝氏體，且隨冷卻速度增加，貝氏體中的鐵素體板條片變窄，碳化物也變細，位錯密度隨冷卻速度的增加而增大，這與硬度增大結(jié)果相一致。從冷速為8℃/min起有馬氏體出現(xiàn)，貝氏體逐漸減少，硬度上表現(xiàn)為從冷速為8℃/min起迅速增大，直至冷速達到40℃/min；當冷速大于40℃/min時，得到組織全部為馬氏體，硬度也不再增大。所以硬度的總體變化趨勢是隨冷卻速度的增大而逐漸升高的”。

實際生產(chǎn)中作為軋機支承輥用鋼，其使用特點決定其應(yīng)具有高的強度，穩(wěn)定的剛性，較深的淬硬層，滿足耐磨使用性。其理想的金相組織為回火馬氏體+顆粒狀碳化物，此種組織具有較高的耐磨性和抗疲勞性能等。

3結(jié)論

3.1測得臨界點Ac1=799℃，Ac3=854℃，Ms=310℃，并繪制該種材料C.C.T.圖。為此種材料的熱處理工藝的制定及數(shù)值模擬提供了依據(jù)。

3.2測得此種材料獲得完全馬氏體的臨界冷卻速度為40℃/s左右，具有良好淬透性。