淬火对高硼高速钢轧辊材料组织和性能的影响

　　高速钢是含有大量W、Mo、Cr、V等合金元素，具有二次硬化特征的耐热、耐磨工具钢，已在切削工具、冷热模具以及其它要求耐热、耐磨的各种工具和结构零件中广泛使用[1-2]。近年来，通过提高高速钢中的碳、钒含量而获得的高碳高钒高速钢具有更好的耐磨性，并在轧辊生产中成功使用[3-5]。由于高碳高钒高速钢中含有大量的钒、钨、钼、铌、钴等昂贵合金元素，导致高碳高钒高速钢轧辊的生产成本急剧升高，推广应用困难。近年来，以廉价硼元素取代昂贵合金元素开发而成的Fe-C-B和Fe-Cr-B合金[6-8]，具有优异的耐磨性和极高的性价比，已在耐磨材料领域推广使用。笔者设想在高速钢轧辊中，用部分硼元素取代钒、钨、钼等价格昂贵的合金元素，开发低成本、高性能高硼高速钢轧辊。高硼高速钢轧辊中硼元素含量高，钒、钨、钼等元素含量较低，结晶相多，组织复杂，热处理过程明显不同于普通高碳高钒高速钢轧辊[9-11]。目前，对于高硼高速钢轧辊的淬火热处理还未见详细报导，根据高硼高速钢轧辊的化学成分制定合理的热处理工艺还非常困难。因此，为了加速高硼高速钢轧辊的推广应用，满足我国冶金工业对高性能轧辊需求量不断增加的要求，我们研究了淬火处理对高硼高速钢轧辊材料组织与性能的影响，期望为高硼高速钢轧辊热处理工艺的制订提供指导。

　　1 试验材料及方法

　　1.1 材料制备

　　试验材料用150kg中频感应电炉采用不氧化法熔炼。将钨铁、钼铁、铬铁、废钢、镍板和增碳剂加入炉中熔化，温度超过1560℃时加入钒铁和硼铁，钢水温度达到 1580 ℃以上时用铝脱氧后出炉，并用稀土和钛铁进行炉外复合变质处理。然后将钢水浇入高速旋转的卧式离心铸造机的金属型铸模内，钢水浇注温度1450℃。铸件尺寸 280mm×130mm，铸件厚度80mm。铸件实际成分(质量分数，%) 如下:0.97C，1.31B，4.80Cr，0.81W，0.61V，1.19Mo，0.40Mn，0.66Si，0.024S，0.032P，0.24Ti，0.14RE，余量为Fe。用线切割机直接从铸件中部离铸件外表面12mm处取样进行热处理试验和组织性能分析。高硼高速钢轧辊材料的热处理在SRJX-4-9型高温箱式加热电阻炉中进行，淬火温度分别为900、950、1000、1050 和1100℃，保温60min，水玻璃溶液冷却。回火温度为260℃，保温240min，空冷。

　　1.2 显微组织及性能分析

　　用膨胀法在Gleeble-1500热应力-应变模拟试验机上测试了高硼高速钢的临界点，试样尺寸为Φ108mm×60mm。此外，用衍射法在日本理学D-MAX/YB(12 kW)型旋转阳极X射线衍射仪的2311B1 高温置上测试了高硼高速钢的等温转变(TTT)曲线。试样固定在铂丝电炉中的样品台上测温，控温热电偶固定在试样的侧表面。真空(5.0×10- 4Pa)加热至1050℃，保温40min使试样内奥氏体均匀，处于平衡状态，然后由计算机按设定的程序控温冷却到各奥氏体分解温度保温。从保温开始，每隔一定的时间进行一次X射线衍射扫描，扫描范围为2θ=40°-130°。实验中设定的恒温测试点为780、750、720、690、670、660、650、640、630、610、450、420、390、360、340、330、320、310、300和280℃。衍射条件为钴(Co)靶，工作电压40kV，电流180mA。