热处理工艺研究论文

1材料成分和技术要求

1.1技术要求

（1）轧辊硬度要求调质处理后轧辊工作层厚度250mm,辊面硬度56~58HRC,表面硬度不均匀度≤5HS，工作层硬度落差≤5HS。

（2）轧辊的低倍组织和显微组织低倍组织要求：不得有气孔、夹杂、疏松、裂纹等缺陷。金相组织要求：碳化物分布均匀，不得有残余应力和沿晶界分布的网状碳化物存在。

2工艺分析及试验研究

2.1工艺分析

Cr12MoV钢属于高碳高铬钢，含碳和铬量高，形成了大量的碳化物和高合金度的马氏体，使钢具有高硬度、高耐磨性。此外，Cr12MoV钢中的钼增加钢的淬透性并且细化晶粒；钒能细化晶粒增加韧度，又能形成高硬度的VC，进一步增加钢的耐磨性；铬又使钢具有高的淬透性和回火稳定性。由于Cr的大量存在，钢液结晶时析出的大量共晶碳化物(主要是硬度很高的铬铁复合碳化物(Fe，Cr)7C3)极为稳定，常规热处理无法细化。即使其经压延后，在较大规格钢材中仍保留明显的带状或网状碳化物，碳化物分布不均匀，而带状或网状碳化物区是一个脆性区，其塑性、韧度差，不能承受大的冲击力，裂纹很容易在这里萌生与扩展，往往成为裂纹产生的主要原因。较大的碳化物周围常常有空位、位错等缺陷汇聚，在交变负荷的作用下，这些缺陷进一步聚集和扩展便可萌生疲劳裂纹。碳化物偏析严重，在碳和合金元素富集的区域，钢的熔点降低，易导致模具热处理时过热，使碳和合金元素在奥氏体中溶解度减少，降低淬火后的硬度，且导致碳合金元素富集区与贫乏区间产生大的组织应力，从而增大模具热处理后的变形量。为了碎化、细化共晶碳化物，把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎，提高碳化物分布的均匀性，细化碳化物的粒度。—般Crl2MoV使用时都需要进行锻造和预先热处理，以减少碳化物的不均匀分布，为后续淬火、回火提供优良的原始组织。

2.2铸造工艺

由于矫直辊尺寸较大，根据工艺分析得知：即使经锻造加工，也很难完全消除网状碳化物。限于公司设备条件，很难采用常规铸后锻造工艺，因此设计以铸代锻工艺，即采用水玻璃硬化砂造型，45t电弧炉+20t中频炉双联熔炼，静态浇铸后热开箱，经特殊的扩散球化等温退火工艺处理，铸态组织、退火组织如图2所示。粗大连续网状碳化物基本消除，仅存部分带状碳化物，碳化物等级为5级，硬度检测为230~250HB,满足机加工要求。2.3热处理工艺国内Cr12MoV钢的热处理工艺有一次硬化法、二次硬化法，根据工件不同的使用条件可选用不同的热处理工艺，两种热处理工艺均经保温后采用油淬。两种热处理方法一般淬火液选用淬火油或硝盐浴，可以采用单液淬火，也可采用双液分级淬火，且均能获得满意的硬度及耐磨性，但对红硬性有要求的工件一般选用二次硬化法。根据矫直辊工作状况，结合公司的设备状况，选用一次硬化法热处理工艺。分两组进行热处理实验，一组采用低淬低回工艺，单液淬火，即950~1000℃加热入油冷却，200℃回火；另一组采用中淬中回工艺，喷雾淬火，即1020~1050℃左右加热保温后喷雾冷却，380~400℃左右回火。

3试验结果分析

3.1国内外Crl2MoV金相组织分析

试样经磨制抛光后，用4％硝酸酒精溶液腐蚀，在光学显微镜下观察其组织。两种热处理工艺矫直辊的组织均为马氏体+共晶碳化物，其中共晶碳化物成块粒状，碳化物等级为5.0级。两者相比，中淬中回工艺机体组织在碳化物与基体的界面处存在少量下贝氏体，且碳化物分布更加均匀，碳化物粒度得到细化。与国内外Crl2MoV钢热处理后的组织对比，德国X165CrMoVl2和国内Crl2MoV的组织也为马氏体+共晶碳化物，但其共晶碳化物成网状，碳化物等级为7.0级，可见其组织优于德国和国内其它厂的金相组织。

3.2性能分析

由两种热处理工艺矫直辊性能检测结果可见，中淬中回工艺虽然硬度尤其是内孔硬度低于低淬低回，但冲击韧性明显高于低淬低回工艺，是由于中淬中回工艺喷雾冷却强度低，机体组织中存在少量下贝氏体，而下贝氏体组织却具有较高强度和韧度，从而增强了矫直辊的抗事故能力。

4结论

(1)Cr12MoV大型工件采用以铸代锻，经特殊热处理工艺是可行的。

(2)Cr12MoV大型工件热处理采用喷雾淬火+中温回火性能优于其采用低温油淬+低温回火工艺。

作者:马佳晏宏山左素敏单位:唐山科技职业技术学院.唐钢集团重机公司唐山不锈钢有限公司