3种典型轧辊材料氧化行为的原位观察

轧辊表面氧化膜的形成及剥落对轧辊的消耗及产品质量有显著影响。采用VL2000DX-SVF18SP型超高温激光共聚焦显微镜观察了高铬铸铁、高铬铸钢和高速钢在连续加热及等温过程中其表面氧化膜形成的特征，同时对比研究了这3种材料在循环加热、冷却后的氧化行为。结果表明，高铬铸铁和高铬铸钢开始形成氧化膜的温度较低，约为300 ℃，但氧化膜致密均匀，抑制了高温及等温过程氧化膜的生长；而高速钢氧化膜开始形成温度较高，氧化膜快速形成的温度约为480 ℃，但氧化膜均匀性差，具有较快的生长速率，高速钢的抗氧化性显著低于高铬铸铁和高铬铸钢。     

高速钢轧辊表面氧化膜研究

借助Gleeble 3500模拟机模拟了高速钢轧辊服役时表面工作层温度的升高,得到了循环加热冷却30次、50次及100次后试样表面的氧化膜。为对比分析,对高铬铸铁轧辊进行了循环50次的试验。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪、原子力显微镜对循环氧化后的试样表面氧化产物及其形貌进行了分析。结果表明:随着循环次数增加,高速钢轧辊氧化程度加剧,氧化膜更加致密;同样循环次数下,高铬铸铁轧辊氧化程度要比高速钢严重且氧化膜的粗糙度也大于高速钢。     

高铬铸铁轧辊表面氧化膜影响因素的研究

分析研究了高铬铸铁轧辊在不同氧化温度、氧化时间、表面粗糙度和介质条件下的氧化膜形貌,得出高铬铸铁轧辊高的表面光洁度有利于获得均匀致密的氧化膜;随氧化温度的升高和时间的增加,氧化膜不断长大、增厚;高温水蒸气会加速轧辊氧化.并提出应适当调整轧辊冷却条件,使下线轧辊温度控制在60~65℃左右.     

热轧辊工作层的氧化动力学

利用热分析仪对高铬铸铁轧辊和高速钢轧辊的工作层进行了变温氧化试验,得到了轧辊随着温度变化的氧化增重曲线。高铬铸铁轧辊的氧化速率随温度变化不大,而高速钢轧辊的氧化速率在600℃和750℃时明显增加。根据热分析试验结果计算了高铬铸铁轧辊在800℃以下区间内的氧化激活能为10226.1 J/mol,高速钢轧辊在100~600℃区间内的氧化激活能为10060.4 J/mol。绘制了轧辊在工作温度区间300~600℃内的氧化增重随时间变化的曲线,为现场进行轧辊温度控制提供理论参考。     

热轧高铬铸铁轧辊氧化膜的研究

本文利用扫描电镜、能谱仪对热轧高铬铸铁轧辊氧化膜在不同温度和保温时间下的表面和截面形貌进行了观察和研究,通过X射线衍射仪对轧辊氧化膜的组成和结构进行了分析。结果表明,高铬铸铁轧辊氧化膜主要由Fe3O4和FeCr2O4组成,而温度是影响氧化膜质量最重要的因素。同时,对氧化膜表面瘤状物形成的原因和氧化膜的失效机制进行了分析,为现场辊温控制,有效控制高铬铸铁轧辊氧化膜完好,提高带钢的表面质量提供了参考。     

900mm中宽带热连轧机高速钢轧辊的研制与应用

针对热轧中宽带轧机进行了离心复合高速钢轧辊的研制与试用。试用结果表明,高速钢轧辊的磨损 量仅为高铬铸铁轧辊的1/3-1/8,下机后辊面温度和硬度合理,辊面光洁度高,氧化膜均匀、致密,可以提高生产效率,降低轧辊消耗,延长换辊周期,减少换辊次数。     

表面处理状态对高铬铸铁轧辊氧化膜生长形态的影响

利用热重分析、扫面电镜研究了不同表面处理状态对高铬铸铁800℃高温氧化膜生长形态和剥落行为的影响。结果表明，与抛光表面相比，粗糙表面显著加速了氧化膜的生长速度和开裂倾向，改变了氧化膜生长形态。讨论了不同表面处理状态氧化膜的裂纹萌生机制。     

热连轧精轧工作辊高温氧化性能的研究

通过对轧辊材料进行恒温氧化试验和热蚀试验,建立氧化指数O和热蚀指数R以表征轧辊材料的高温氧化性能。试验结果显示,高速钢材料形成良好的氧化膜需要保持合适的辊面温度,过高情况下氧化膜稳定性受到影响。对于高温情况下形成氧化膜的轧辊材料设计时,需要充分考虑高温氧化性能,基于高温氧化性能试验设计的高铬合金工具钢轧辊,具有优良的高温氧化性能。     

唐山亿联盛轧辊有限公司

正高速钢轧辊专业化生产厂家唐山亿联盛轧辊有限公司是我国高速钢轧辊专业生产厂家,其技术力量有着中国钢研科技集团有限公司长期的、全面的技术支撑。主要产品为高速钢轧辊系列、半高速钢轧辊系列、YLS合金轧辊系列、以及高铬铸钢或铸铁轧辊系列等二十多个新品种轧辊及其辊环,所有轧辊及辊环全部采用离心铸造。铸造高速钢轧辊被誉为当代性价比很高的轧辊,为了使高速钢轧辊得到更好的系列化生产和应用,唐山亿联盛轧辊有限公司开创高速钢轧辊的专业化生产,将轧辊的研制与生产集于一体,并且拥有高速钢轧辊国家发明专利(发明专利ZL2005 10102671.X)。公司努力打造新型产品的创新基地、不断改进和     

高铬铸铁高温氧化产物转变和动力学研究

研究了高铬铸铁氧化动力学和不同氧化温度氧化产物生长形态、结构转变.结果发现:高铬铸铁组织中铁基体和合金碳化物表面生成的氧化物形核生长位置具有较强的选择性,500℃氧化,铁基体表面优先形核,氧化层结构由内层Cr2O3和外层针状Fe2O3组成,600℃以上氧化,氧化激活能增加,外层Fe2O3停止生长,氧化层结构转变为Cr2O3和颗粒状尖晶石型氧化物MnCrO4复合膜.分析了不同温度下氧化产物转变机理.     

高钒高速钢、高铬铸铁冷轧辊磨损试验研究

通过对高钒高速钢、高铬铸铁轧辊试样的冷轧模拟试验研究表明,高钒高速钢由于其均匀分布、形态较好的高硬度碳化物使其耐磨性大幅提高,在同等试验条件下为高铬铸铁试样的4.4倍.微观分析表明,轧辊试样磨损机理主要表现为疲劳剥落,浅层剥落主要表现为棘齿裂纹的萌生、扩展与断裂的过程;高铬铸铁轧辊试样深层失效主要表现为MC3型碳化物的断裂并形成裂纹源并在疲劳循环过程中断裂失效,高钒高速钢轧辊试样MC型碳化物有少量破碎并形成晶间裂纹源,主要失效方式表现为碳化物颗粒剥落,并对此进行了定性的力学解释.     

OXIDATION BEHAVIOUR OF HIGH Cr CAST IRON

The oxidation behaviour of high Cr Cast iron was investigated at 950 and 800℃ in termsof Cr content in matrix and the amount of carbide.The morphology and types of oxidefilms and the microstructure of subsurface were also examined.The main conclusionsare:1)The original chromium content in the matrix determines the type of oxide filmand it is an important factor for the oxidation resistance of high chromium cast iron;2)The oxidation resistance improves with increasing carbide content at 950℃ because ofthe decomposition of the carbide,while the decompsition of the carbide do not take placeat 800℃ so the oxidation resisteance do not improve with increasing carbide volume.     

铸钢轧辊亚微米WC-4Co电火花沉积涂层高温性能

用新型电火花沉积设备,把WC-4Co陶瓷硬质合金材料沉积在铸钢轧辊材料上,制备了电火花沉积合金涂层,用SEM和XRD等技术研究了沉积层在300 ℃的高温耐磨性和800 ℃高温氧化100 h后氧化膜形貌、组织结构和高温抗氧化性能.结果表明,沉积层厚度为20～30 μm,沉积层由Fe3W3C,Co3W3C,Si2W和W2C等物相组成.300 ℃高温条件下沉积层的耐磨性比基体提高了3.4倍,300 ℃高温条件下沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用.800 ℃高温条件下沉积层氧化100 h后的氧化膜的厚度约为10～20 μm;氧化膜主要由Fe3O4,Fe2O3,W20O58和Si物相组成;800 ℃高温下沉积层抗氧化性能比基体的抗氧化性能提高了2.6倍.细小弥散分布的硬质相提高了沉积层的抗高温磨损性能和抗高温氧化性能.     

GX40CrNiSi25-12奥氏体耐热铸钢的高温氧化性能

采用恒温氧化试验研究了GX40CrNiSi25-12奥氏体耐热铸钢在不同氧化温度和氧化时间下的抗高温氧化性能,通过氧化质量增加法、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析等方法表征分析了试验钢的氧化动力学、氧化膜形貌及成分变化。结果表明,试验钢在850、950和1050 ℃下的氧化动力学曲线均遵循抛物线规律;氧化100 h时,根据GB/T 13303—1991,平均氧化速率均属于1级完全抗氧化性级别。850 ℃和950 ℃下的氧化膜平整致密,由细小均匀密集排布的不规则多边形状氧化物组成;1050 ℃时,氧化膜中氧化物晶粒尺寸不均匀现象加剧。GX40CrNiSi25-12奥氏体耐热铸钢良好的高温抗氧化性与氧化膜中高Cr含量有关。     

Oxidation behavior of TiAlZrCr/（Ti, Al, Zr, Cr）N gradient films deposited by multi-arc ion plating

The two Ti-Al-Zr targets and one pure Cr target were used to prepare the TiAlZrCr/(Ti, Al, Zr, Cr)N gradient films on high speed steel (W18Cr4V) substrates by multi-arc ion plating technique. Short-term isothermal (at 600℃, 700℃, 800℃ and 900℃ for 4h) and long-term cyclic (at 700℃ and 800℃ for 100h) high temperature oxidation behavior of the gradient films were studied. Then the oxide scales formed on the film specimens were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersion X-ray spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD). It was showed that, under short-term isothermal condition, the high temperature oxidation resistance of the gradient film was excellent up to 800℃ and an oxide scale comprising TiO₂ was observed. On the other hand, under long-term cyclic high temperature condition, the oxidation resistance of the gradient film was excellent at about 700℃.     

离心铸造复合高速钢辊环的研究

研究了离心复合铸造工艺和复合变质处理对高速钢辊环性能的影响,结果表明,选用变质高碳无钴高速钢作外层,用球铁作内层,选择合适的离心机转速、两种金属熔液浇注间隔时间和浇注温度,结合采用表面感应热处理工艺,可获得硬度高、均匀性好、内外层结合良好的高速钢复合辊环,用于工业生产其使用寿命比高铬铸铁辊环提高５ 倍以上。     

高速电弧喷涂FeCrBSiMo涂层抗高温氧化性能

采用高速电弧喷涂工艺在20钢基体上制备铁基FeCrBSiMo涂层,孔隙率为3.64%,显微维氏硬度为9 002.5 MPa,结合强度达52 MPa;采用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对涂层的显微组织和抗高温氧化性能进行了研究,并与锅炉管道常用20钢的相关性能进行了比较.结果表明,FeCrBSiMo涂层组织结构致密,在450~750℃下氧化80 h后其氧化增重均明显低于锅炉管道用20钢增重,其中750℃时的氧化增重仅是20钢的1/25.高温氧化时,涂层表面生成连续致密的铁,铬氧化物膜,能阻碍O元素从涂层表面扩散渗入涂层内部,防止涂层的进一步氧化,具有很好的保护性.     

淬火工艺对Cr26高铬耐磨铸铁组织与硬度的影响

利用光学显微镜、洛氏硬度计等研究了不同淬火工艺对Cr26高铬耐磨铸铁组织与硬度的影响。结果表明:铸态Cr26高铬铸铁组织主要由初生奥氏体和碳化物组成。经980~1060 ℃不同温度淬火、空冷后,高铬铸铁组织中有大量二次碳化物析出。随着淬火温度的升高,析出的二次碳化物先增加后减少,试样硬度先升高后降低。1020 ℃淬火试样硬度达到峰值,为65.7 HRC。1020 ℃淬火高铬铸铁,经空淬、油淬和水淬不同方式冷却,随着冷却速度的增大,高铬铸铁组织中碳化物颗粒、碳化物比例逐渐增大,硬度逐渐增大,其中水淬高铬铸铁试样硬度最大,达到68.2 HRC。     

32Cr3Mo1V钢表面激光离散Cr合金化的热疲劳性能

为了研究增强 32Cr3Mo1V 铸轧辊套材料的热疲劳性能的方法,使用连续 Nd:YAG 激光制备表面离散 Cr 合金化试样。 使用激光扫描加热模拟实际辊套的表面温度和分布,测试试样的热疲劳性能。 通过对试样的准原位观察,发现疲劳裂纹在氧化膜点蚀处萌生并扩展。 通过 SEM 观察和 EDAX 分析,发现在热循环 300 周次时,基体中的 Cr 元素已经耗尽,形成疲劳裂纹,而合金化区和热影响区的组织保持完整。 合金化区中 Cr 含量达到 10. 41%,含氧量仅为基体的 2. 8%;热影响区的 Cr 元素含量为 3. 41%,含氧量为基体的 7. 2%。 结合金属高温氧化理论和材料疲劳理论分析,认为高 Cr 含量在试样表面形成薄且致密的氧化膜,抑制氧化膜的点蚀现象,避免裂纹的萌生;而热影响区中显微组织的高 Cr 含量和残余压应力结合阻滞疲劳裂纹的扩展,使裂纹扩展速率降低近一个量级。