淬火处理对轧辊用高硼高速钢组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、硬度计及MM-200磨损试验机,研究了淬火温度对轧辊用高硼高速钢显微组织和性能的影响。结果表明,高硼高速钢的铸态组织由马氏体、铁素体、珠光体和沿晶界呈连续网状分布的共晶硼碳化物组成,共晶硼碳化物主要是M2B和M7(C,B)3;随着淬火温度的升高,基体全部转变成为马氏体,并有二次硼碳化物M23(C,B)6析出;高硼高速钢的硬度和耐磨性随着淬火温度的升高而明显增加,在1150℃淬火时硬度最高、耐磨性最好。     

离心铸造高硼高速钢辊环组织及性能研究

针对高速钢轧辊生产成本高的问题,设计一种用廉价硼元素部分取代昂贵合金元素的新型耐磨材料,离心铸造出辊环.借助扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段对高硼高速钢辊环组织进行了研究,为高硼高速钢复合轧辊生产奠定基础.结果表明:铸态高硼高速钢辊环组织由马氏体、少量残余奥氏体及硼碳化物组成,硼碳化物由M2(B,C),(W,Mo)2(B,C),M3(B,C)以及M23(B,C)6组成,呈鱼骨状、筛网状和块状沿晶界分布;快速冷却下,辊环径向上合金元素无偏析.经1 050℃水淬后,共晶硼碳化物形貌和分布没有变化,部分二次硼碳化物溶解,局部有断网现象,基体中出现细小、弥散的二次析出物,经525℃回火后数量明显增加.热处理后,硬度达到HRC60.8,冲击韧性可达到8.4 J/cm2.     

冷却速度对离心铸造高硼高速钢辊环组织的影响

采用空冷和水冷不同铸型方式,研究冷却速度对离心铸造高硼高速钢辊环组织的影响,制备出辊环.结果表明:铸态高硼高速钢辊环组织由树枝状基体和硼碳化物组成.快速冷却下,基体组织全部转化为马氏体;硼碳化物的类型没有发生变化,由M2(B,C)、M3(B,C)以及M23(B,C)6组成.随着冷却速率的增加,基体晶粒尺寸减小,硼碳化物数量减少,鱼骨状硼碳化物向筛网状转变,局部出现缩颈和孤立现象.冷却速度的增加影响了合金元素在基体和硬质相中的分布,硬质相的显微硬度不变,基体硬度略有增加.空冷砂型离心铸造时,随着距辊环外边缘距离的增加,出现菊花片状的包晶组织,并且数量也逐渐增加.     

淬火温度对高硼高速钢显微组织的影响

在普通高速钢材料中,加入适量硼来取代普通高速钢中价格昂贵的合金元素,设计了一种新型的高硼高速钢材料。研究了淬火温度对0.4%～0.5%C和1.0%～1.5%B的高硼高速钢显微组织的影响。结果表明,高硼高速钢的铸态组织由铁素体、珠光体和少量马氏体以及硼碳化合物组成,硼碳化合物由M23(B,C)6、(W,Mo)2(B,C),M3(B1.5,C0.5)和M(B0.7,C0.3)组成,呈网状和鱼骨状沿晶界分布。淬火处理后,基体组织转变成板条马氏体,含有4%残留奥氏体,硼碳化合物的类型没有发生变化,但数量减少。在950～1100℃内淬火,硼碳化合物局部发生溶解,出现断网现象;随着淬火温度的升高,断网现象越来越明显,从而减轻了对基体的割裂作用。     

热处理对含硼低合金高速钢组织和性能的影响

研究了淬火和回火温度对含硼低合金高速钢显微组织和性能的影响.结果表明,含硼低合金高速钢组织主要由马氏体和碳硼化合物构成,铸态下碳硼化合物主要以连续网状分布,而淬火后,碳硼化合物出现了断开的倾向,随着淬火温度提高,碳硼化合物的断开倾向越明显,而且部分碳硼化合物溶人基体,促进了基体的强化.回火温度的变化,对碳硼化合物的影响不明显,但随着固火温度的升高,马氏体中会析出二次碳硼化合物,使基体中合金固溶度下降.随着淬火温度上升,含硼低合金高速钢轧辊材料硬度提高.随着回火温度上升,硬度开始下降.     

硼含量对Mn13Cr2高锰钢铸态组织和性能的影响

借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针等仪器设备综合研究了硼含量(0.50～2.0%)对Mn13Cr2高锰钢铸态组织和性能的影响.试验结果表明:硼元素主要分布在硼碳化物中,并且随着硼含量的增加,合金的基体组织由奥氏体为主变为以铁素体为主,第二相由M3(C,B)为主变为M23(C,B)6和M3(C,B)为主,第二相呈网状分布特征.同时,第二相的体积分数、合金的硬度随硼含量的增加而增加,合金的冲击韧性随硼含量的增加而降低.     

钒对高硼高速钢组织及回火析出的影响

通过钒合金化制备了不同钒含量的高硼高速钢，采用光学显微镜、扫描电镜、能谱等手段，研究了钒含量对高硼高速钢组织和宏观硬度的影响，并探究了热处理后含钒高硼高速钢的析出相形貌及结构。结果表明，高硼高速钢铸态组织主要由枝晶马氏体和M₂B硼化物组成，随着钒含量增加，基体中马氏体数量减少，铁素体数量增加，同时硼化物逐渐细化，合金的宏观硬度随钒含量增加而逐渐降低。微观分析表明，随V含量的增加，M₂B硼化物中V元素的固溶含量均增加。同时，V在硼化物中的固溶不改变富Fe硼化物中Cr的含量，但富Mo硼化物中Mo、W元素含量随合金中V含量的增加而逐渐降低。淬火加回火处理后，基体中出现了富Mo、W、V元素的二次析出相，且随着合金中V含量的提高，二次析出相的数量不断增加，其尺寸反而减小。同时，基体为细小的板条马氏体，二次析出颗粒形态为球状及短杆状，钒的加入促进了二次硼碳化物M₂₃(B,C)₆、M(B,C)、M₆(B,C)的析出。     

淬火温度对轧辊用高硼铁基合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、摆锤式冲击试验机和维氏硬度计等研究了淬火温度对高硼铁基合金轧辊材料组织和力学性能的影响。结果表明:高硼铁基合金淬火态基体组织为马氏体,基体中鱼骨状(M₂(B,C))、层片状(M₂C)、长条状(M₃(B,C))和颗粒状(M(B,C))等形态的硼碳化物呈断开趋势。与铸态组织相比,其中层片状硼碳化物的变化最为明显,其形态由致密粗大的连续状转变为松散细小的颗粒状,减小了对基体的割裂作用;高硼铁基合金淬火组织中硼碳化物的类型未发生变化,但是其析出量随淬火温度的升高而减少。高硼铁基合金淬火态硬度和冲击性能较铸态明显提高,其基体硬度和冲击性能随淬火温度的升高而增加,而宏观硬度随淬火温度的升高呈现出先增加后降低的趋势;淬火温度为1050 ℃的宏观硬度最大,为63.1 HRC,淬火温度为1150 ℃的冲击吸收能量最大,为10.9 J。     

Fe-xCr-yB高速钢铸态组织及力学性能

采用Thermo-Calc热力学软件计算不同Cr含量Fe-xCr-yB含硼高速钢的Fe-B伪二元垂直截面图。采用OM、SEM、EDS和XRD等研究观察了Fe-xCr-yB(x=1.0%、3.0%、5.0%、7%;y=0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%)合金钢的铸态微观组织和物相组成,并通过硬度测试和冲击韧性试验研究了Cr和B含量对含硼高速钢的相图、凝固组织及力学性能的影响。结果表明:随着Cr含量的增加,共晶反应温度升高,共晶点的B含量降低,但共晶反应产物未发生变化,铸态含硼高速钢的硬度和冲击韧性增加;B含量的增加,促进了M3(B,C)和M23C6硬质相的生成,有利于高速钢硬度的提高,但冲击韧性值有所降低。     

离心铸造轧辊用高速钢的热处理

采用差式扫描量热法(DSC)及热膨胀法测定了离心铸造轧辊用高速钢的相变点,根据高速钢的临界转变温度,进行了退火、淬火和回火实验.着重研究了热处理过程中碳化物演变对轧辊用高速钢性能的影响.结果表明:退火温度需高于630℃,才能使铸态高速钢得到软化,硬度降低,便于切削加工.热处理前后,MC型一次共晶碳化物的成分、形态和数量基本没有变化;随着淬火温度的升高,处于亚稳状态的M2C型共晶碳化物的分解数量越来越多.高速钢最终硬度受回火温度影响较大,研究了回火温度与二次硬化之间的关系,确定了二次硬化峰值温度,研究了二次碳化物的溶解与析出对高速钢基体组织与力学性能的影响规律.     

高速钢轧辊的组织性能及失效机制

针对高速钢轧辊剥落试样,通过SEM对试样表面裂纹、内部裂纹和断口形貌进行了观察,同时对样品进行了EDS分析及硬度测试,研究了高速钢轧辊组织中碳化物种类、形态及分布,分析了影响疲劳裂纹形成、扩展因素,以及硬度和耐磨性变化的影响因素。结果表明:高速钢轧辊表面产生热疲劳裂纹的主要原因是由于轧辊受到剧烈的冷热温度交替变化,在辊表面产生严重热应变,出现热疲劳裂纹,扩展后造成剥落。裂纹萌生、扩展路径和方式与热疲劳或接触疲劳应力有关,减少轧辊中夹杂物的数量,细化夹杂物状态,改善轧辊组织中碳化物的形态和分布,有利于减轻热疲劳裂纹的萌生和扩展。     

Effect of quenching temperature on structure and properties of centrifugal casting high speed steel roll

The critical points and time-temperature-transformation (TTT) curves of the isothermal transformation diagrams for a high-speed steel casting on a horizontal centrifugal casting machine had been determined experimentally in the study. The effects of quenching temperature on the microstructures and properties of centrifugal casting high speed steel (HSS) roll has been investigated using scanning electron microscopy (SEM), light optical microscopy (LOM) and X-ray diffraction (XRD) as well as using tensile, impact, and hardness tests. The results show that the HSS roll has excellent hardenability and its matrix structure can be transformed into the martensite after being quenched in the sodium silicate solution. The retained austenite in the quenching structure increases and the hardness decreases when the quenching temperature exceeds 1,040℃. The tensile strength and impact toughness of HSS roll increase once the quenching temperature is raised from 980℃ to 1,040℃. However, the tensile strength and impact toughness have no significant change when the quenching temperature exceeds 1,040℃. The HSS roll quenched at 1,040℃ exhibits excellent comprehensive mechanical properties.     

Microstructure and Properties of Cast B-Bearing High Speed Steel

Microstructure, mechanical properties, and wear resistance of B-bearing high-speed steel (HSS) roll material containing 0.90-1.00% C, 1.3-1.5% B, 0.8-1.5% W, 0.8-1.5% Mo, 4.6-5.0% Cr, 1.0-1.2% V, and 0.15-0.20% Ti were studied by means of the optical microscopy (OM), the scanning electron microscopy (SEM), x-ray diffraction (XRD), hardness, impact toughness, and pin-on-disk abrasion tests. The results showed that as-cast structure of B-bearing HSS consisted of α-Fe-, M₂₃(B,C)₆-, M₃(B_0.7C_0.3)-, and M₂(B,C)-type borocarbides, a small quantity of retained austenite, and a small amount of TiC. The hardness and impact toughness values of as-cast B-bearing HSS reached 65-67 HRC and 80-85 kJ/cm², respectively. There were many M₂₃(B,C)₆-precipitated phases in the matrix after tempering, and then, with increasing temperature, the amount of precipitated phases increased considerably. Hardness of B-bearing HSS gradually decreased with the increasing tempering temperature, and the change of tempering temperature had no obvious effect on impact toughness. B-bearing HSS tempered at 500 °C has excellent wear resistance, which can be attributed to the effect of boron.     

离心铸造高速钢轧辊裂纹形成机理研究

通过分析离心铸造高速钢轧辊凝固过程和裂纹形成条件,发现离心铸造高速钢轧辊裂纹形成的主要原因是高速钢轧辊凝固层强度低,且与铸型产生间隙,不足以承受离心压力所致.裂纹源萌生后,在离心铸造系统长时间工作环境下,轧辊不能自由凝固收缩,促进裂纹的扩展.中间层凝固和轴向凝固的出现,不利于获得致密的轧辊组织,促进轧辊产生裂纹.     

硼对等离子熔覆耐磨复合板的组织性能影响

采用等离子表面熔覆技术,在Q235基体钢板上熔覆无硼以及含硼（其它粉末成分不变）的铁基合金涂层。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、电子探针（EMPA）、显微硬度计对涂层的组织、相组成和显微硬度等进行分析。结果表明,含硼粉末熔覆涂层含有（Fe,Cr）7（C,B）3等硼化物相,含量比无硼粉末涂层的（Fe,Cr）7C3等碳化物相含量明显增多;并且产生了大量的共晶硼化物FeB以及少量的Fe2B,均匀弥散的分布在涂层中;在α-Fe中也有间隙固溶的硼;且随着粉末成分含硼量的增加,（Fe,Cr）7（C,B）3硼化物相含量增多,熔覆涂层的平均和最高显微硬度值也相应增加。     

离心铸造高速钢轧辊在钢管张力减径机上的应用研究

高速钢轧辊可以代替常用的合金铸铁轧辊和粉末冶金硬质合金轧辊,主要原因是低成本的合金铸铁轧辊耐磨性差,而高质量的硬质合金轧辊生产成本高。采用离心铸造方法开发出的高速钢轧辊硬度达HRC65～67,辊面硬度差小于2,冲击韧性大于16J/cm2。在钢管张力减径机上使用,高速钢轧辊的一次修磨轧制寿命为合金球墨铸铁轧辊的12倍,轧辊无碎裂和剥落现象,使用效果接近硬质合金轧辊,生产成本仅为后者的30%。     

Effect of boron addition on the microstructure and mechanical properties of 6.5% V-5% W high speed steel

The effect of adding 0.04% additional boron to 6.5% V-5% W high speed steel was investigated. The microstructure characterization, phase identification, and carbide identification of the materials were performed using SEM/EDS and XRD. The cell size and carbide volume fraction were examined using image analysis software. The boron distribution was observed by PTA Boron Tracking. The addition of 0.04% more boron to a HSS alloy exerted a cell refining effect on the sample. The cell refinement of dendritic structures in the alloy containing boron may be attributed to the constitutional supercooling effect associated with the fairly small distribution coefficient for boron in iron. The addition of boron increases the bending strength of the material by more than 10%, as well as increasing its hardness.     

A study on centrifugal casting of high speed steel roll

High speed steel (HSS) rolls can replace traditional rolls such as alloyed cast iron rolls and powder metallurgical (PM) hard alloy rolls. The main reasons for the replacement are that the wear resistance of low-cost alloyed cast iron rolls is poor and the cost of high-quality PM hard alloy rolls is very high. By means of centrifugal casting, HSS rolls having excellent wear resistance have been manufactured. The hardness of the HSS roll is 65～ 67 HRC, the range of variation is smaller than 2 HRC and its impact toughness is 15 J/cm2. The wear rate of HSS rolls used in the pre-finishing stands of high-speed hot wire-rod rolling mill reaches 2.5 × 10-4 mm per ton steel. Furthermore, the manufacturing cost of HSS rolls is significantly lower than that of PM hard alloy rolls; it is only 30 percent of that of PM hard alloy rolls.     

离心铸造高速钢轧辊裂纹控制技术研究

在分析了轧辊材质、铸型参数、浇注参数和冷却参数等对离心铸造高速钢轧辊裂纹影响的基础上,采用钾-稀土复合变质处理改善高速钢的组织和性能,降低热裂温度,使热裂力提高32.77%,达到158N,线收缩也略有减小.采用变速离心铸造技术、变流量浇注工艺,结合铸型的变速冷却技术,改善了轧辊温度场和应力场分布,有利于钢液的充填和凝固,有利于消除离心铸造高速钢轧辊裂纹.     

多元低合金耐磨钢的热处理工艺

研究了一种新型Mn-Cr-Mo-Ni-Cu-RE多元低合金耐磨钢的热处理工艺,利用热膨胀实验测量试验钢的Ae1、Ac3、Ms、Mf等相变温度,借助光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段,研究了钢的显微组织和断口形貌,测量力学性能,考察热处理工艺对钢的力学性能的影响.研究结果表明,试验钢的相变温度为Ac1=770℃、Ac3=820℃、Ms=340℃、Mf=265℃,经900℃淬火及230℃回火后获得贝／马氏体复相组织,试验钢具有良好的综合力学性能、高强度和高韧性,其硬度达到HRC 52,冲击韧度αKU达到40 J·cm-2.