高鉻鍛鋼軋輥CCT曲線測定及結(jié)果分析范文

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摘要：利用LINSEISR．I．T．AL78淬火式膨脹儀，測定了高鉻鍛鋼軋輥在1030℃奧氏體化后以不同速率冷卻時(shí)的相變膨脹曲線，采用膨脹法結(jié)合金相檢驗(yàn)和硬度測試測定了高鉻鍛鋼軋輥的臨界點(diǎn)溫度，用Origin軟件繪制了高鉻鍛鋼軋輥的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變（cct）曲線，并對其結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：高鉻鍛鋼軋輥的CCT曲線上存在珠光體、貝氏體和馬氏體3個(gè)相變區(qū)，且這3個(gè)相變區(qū)完全分離；當(dāng)冷卻速率≥1℃•s－1時(shí)，組織為單一馬氏體相變組織，且馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度Ms隨著冷卻速率的增大而降低。

關(guān)鍵詞：高鉻鍛鋼軋輥；CCT曲線；顯微組織；顯微硬度

鍛鋼冷軋輥主要用于冷軋板材的軋制，在軋制過程中軋輥的服役條件比較苛刻。同時(shí)，冷軋板材的質(zhì)量要求較高，為了保證冷軋板材的質(zhì)量，必須提高冷軋工作輥的性能，如高而均勻的硬度和淬硬層深度、高的耐磨性以及抗事故能力等，這在很大程度上取決于熱處理工藝。連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變（CCT）曲線在軋輥的熱處理工藝中具有重要作用，為此筆者對高鉻鍛鋼軋輥的CCT曲線及其組織轉(zhuǎn)變進(jìn)行了研究，為優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高軋輥性能提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1試樣制備與試驗(yàn)方法

試驗(yàn)材料為高鉻鍛鋼軋輥，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)／％）為：0．99C，0．71Si，0．25Mn，0．006P，0．003S，9．80Cr，0．79Ni，0．63Mo，0．35V；原始顯微組織為珠光體＋碳化物。試樣尺寸為3mm×10mm。采用LINSEISR．I．T．AL78淬火式膨脹儀進(jìn)行試驗(yàn)。首先以10℃•s－1的速率將試樣加熱升溫到500℃，然后再以1℃•s－1的速率將試樣加熱升溫到試驗(yàn)鋼奧氏體化溫度1030℃，保溫20min后分別以不同冷卻速率冷卻，12個(gè)試樣的冷卻速率分別為10，5，3，1，0．8，0．5，0．3，0．2，0．1，0．08，0．05，0．03℃•s－1。膨脹儀測定后試樣經(jīng)鑲嵌、磨拋后用體積分?jǐn)?shù)為6％的硝酸酒精溶液浸蝕，用Zeiss光學(xué)顯微鏡觀察不同冷卻速率試樣的顯微組織。用HXS－1000A型顯微硬度計(jì)測定不同冷卻速率試樣的基體顯微硬度，載荷為0．98N（0．1kgf），加載保持時(shí)間為10s。將試樣冷卻過程中的膨脹量和溫度原始數(shù)據(jù)繪制出膨脹量－溫度曲線，再用切線法［1］確定相變開始溫度及結(jié)束溫度，然后以溫度為縱坐標(biāo)，時(shí)間對數(shù)為橫坐標(biāo)，用Origin8．0計(jì)算機(jī)軟件繪制試驗(yàn)高鉻鍛鋼軋輥的CCT曲線［1］。

2試驗(yàn)結(jié)果與討論

2．1不同冷卻速率下的膨脹曲線

當(dāng)冷卻速率為10℃•s－1和1℃•s－1時(shí)，試驗(yàn)高鉻鍛鋼軋輥的膨脹曲線從奧氏體化溫度1030℃開始連續(xù)冷卻至室溫，只發(fā)生了馬氏體轉(zhuǎn)變，冷卻速率為10℃•s－1時(shí)的馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度為222．9℃，冷卻速率為1℃•s－1時(shí)的馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度為289．7℃；當(dāng)冷卻速率為0．2℃•s－1時(shí)，膨脹曲線開始出現(xiàn)兩處明顯的膨脹點(diǎn)，即珠光體轉(zhuǎn)變點(diǎn)和馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)，相變開始溫度分別為714．5℃和281．1℃，但是從顯微組織上判定冷卻過程中還出現(xiàn)了貝氏體轉(zhuǎn)變，只是轉(zhuǎn)變點(diǎn)不太明顯；在冷卻速率為0．1℃•s－1的冷卻過程中發(fā)生了珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變，珠光體轉(zhuǎn)變開始溫度為753．9℃，貝氏體轉(zhuǎn)變開始溫度為391．0℃；在冷卻速率為0．05℃•s－1和0．03℃•s－1的冷卻過程中都出現(xiàn)了一處明顯的膨脹點(diǎn)，相變開始溫度分別為766．8℃和730．73℃，但從顯微組織上判定冷卻過程中還有貝氏體轉(zhuǎn)變，只是轉(zhuǎn)變點(diǎn)不明顯。

2．2不同冷卻速率下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物

可見冷卻速率≥1℃•s－1時(shí)的顯微組織為馬氏體＋殘余奧氏體＋碳化物；冷卻速率為0．2℃•s－1和0．3℃•s－1時(shí)的顯微組織為珠光體＋貝氏體＋馬氏體＋殘余奧氏體＋碳化物；冷卻速率＜0．2℃•s－1時(shí)的顯微組織為珠光體＋貝氏體＋碳化物。2．3連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線通過分析不同冷卻速率下的膨脹曲線。相變區(qū)域有珠光體（P）、貝氏體（B）和馬氏體（M）3個(gè)相變區(qū)，且珠光體區(qū)、貝氏體區(qū)和馬氏體區(qū)這3個(gè)區(qū)域完全分離。冷卻速率為0．2℃•s－1是一個(gè)臨界速率：當(dāng)冷卻速率小于0．2℃•s－1時(shí)，只有珠光體相變和貝氏體相變；當(dāng)冷卻速率等于0．2℃•s－1時(shí)，發(fā)生了馬氏體相變，且有珠光體相變和貝氏體相變。當(dāng)冷卻速率為1℃•s－1時(shí)，只有單一馬氏體相變，且隨著冷卻速率的增大，馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度Ms降低。珠光體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)變溫度較高，冷卻速率較慢。貝氏體轉(zhuǎn)變是鋼經(jīng)奧氏體化后，在冷卻到介于珠光體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變的中溫區(qū)域內(nèi)發(fā)生的半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變［2］。由于該高鉻鍛鋼軋輥中含有大量鉻元素，使貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍下降，而珠光體轉(zhuǎn)變溫度范圍上升，從而使該鋼的珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)完全分離［3－7］。冷卻速率增大，過冷度和相變驅(qū)動(dòng)力增大，使得相變的自由焓差增大［8］。隨著過冷度的加大，晶界及位錯(cuò)等處的臨界形核自由能與均勻形核時(shí)的臨界形核自由能相比逐漸變小，這就意味著隨著過冷度的加大，在晶界上越容易形核，故在冷卻過程中相變越容易在較低的溫度下進(jìn)行，即導(dǎo)致相變點(diǎn)溫度降低［9］。

3結(jié)論

（1）得到了高鉻鍛鋼軋輥的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變CCT曲線：冷卻速率≥1℃•s－1時(shí)的顯微組織為馬氏體＋殘余奧氏體＋碳化物；冷卻速率為0．2℃•s－1和0．3℃•s－1時(shí)的顯微組織為珠光體＋貝氏體＋馬氏體＋殘余奧氏體＋碳化物；冷卻速率為＜0．2℃•s－1時(shí)的顯微組織為珠光體＋貝氏體＋碳化物。（2）高鉻鍛鋼軋輥的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變CCT曲線上存在珠光體、貝氏體和馬氏體3個(gè)相變區(qū)，且這3個(gè)相變區(qū)完全分離。（3）當(dāng)冷卻速率≥1℃•s－1時(shí)，組織為單一馬氏體相變組織，且馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度Ms隨著冷卻速率的增大而降低。

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作者:夏新蕊 黃斌斌 單位:中鋼集團(tuán)邢臺機(jī)械軋輥有限公司