新型軋輥用高速鋼CCT曲線的測(cè)定

趙春梅

（燕山大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

新型軋輥用高速鋼CCT曲線的測(cè)定

趙春梅

（燕山大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

利用全自動(dòng)相變測(cè)定儀測(cè)定一種新型軋輥用高速鋼過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT圖）；分析該鋼連續(xù)冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和硬度特征.結(jié)果表明：該鋼的Ac1為770～830℃，Acm為920℃，馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度Ms為190℃，珠光體轉(zhuǎn)變的臨界冷卻速度大約為0.8℃/s，貝氏體轉(zhuǎn)變的臨界冷速接近于0.025℃/s.

CCT曲線；過(guò)冷奧氏體；臨界冷卻速度；馬氏體；珠光體；貝氏體

高速鋼軋輥因其具有高的硬度、高的紅硬性、較好的耐磨性和淬透性等良好的使用性能，近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)外鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1].軋輥用高速鋼大多為高C和高W鋼，同時(shí)，還含有較多的Cr、Mo、V等合金元素，顯微組織中組成相多、組織復(fù)雜.為了改善其性能常常需要對(duì)其熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化[2-4]，熱處理后軋輥能否達(dá)到力學(xué)性能要求是生產(chǎn)出合格高速鋼軋輥的關(guān)鍵.本文以邢鋼集團(tuán)提供的新型軋輥用高速鋼為研究對(duì)象，測(cè)定該種高速鋼的CCT曲線，為該鋼熱處理工藝的優(yōu)化提供理論數(shù)據(jù).

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

本材料所用試樣材料為一種新型軋輥用高速鋼.

1.2 試驗(yàn)測(cè)量設(shè)備和試樣尺寸

實(shí)驗(yàn)使用Formastor-F型全自動(dòng)相變測(cè)定儀，試樣尺寸為?3mm×10mm，其一端有一?2mm× 2mm的小孔.

1.3 CCT曲線的測(cè)定

將軋輥用高速鋼試樣快速加熱至500℃，然后以0.05℃/s的加熱速度加熱至1100℃，測(cè)定該鋼的臨界點(diǎn)Ac1，Acm.在0.028～50℃/s之間以10種不同的冷卻速度分別將奧氏體化的試樣冷卻.試樣奧氏體化工藝曲線如圖1所示.試驗(yàn)所采用的冷卻速度見(jiàn)表1.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 新型軋輥用高速鋼的臨界點(diǎn)

新型軋輥用高速鋼的奧氏體化溫度取為1100℃，測(cè)定的新型軋輥用高速鋼臨界點(diǎn)如表2所示.由表可知，新型軋輥用高速鋼的Ac1為770～830℃，Acm為920℃，馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度Ms為190℃.

圖1 新型軋輥用高速鋼試樣的奧氏體化工藝曲線

表1 試驗(yàn)采用的冷卻速度

表2 新型軋輥用高速鋼的臨界點(diǎn)

2.2 新型軋輥用高速鋼的CCT曲線

測(cè)得的新型軋輥用高速鋼CCT曲線如圖2，同時(shí)測(cè)量了各個(gè)冷速條件下冷卻到室溫時(shí)的維氏硬度(HV)，見(jiàn)冷卻曲線最下端的數(shù)字.

從圖2中可以看出，新型軋輥用高速鋼的臨界溫度與普通高速鋼相比，相差不大.由于新型軋輥用高速鋼中的碳含量較高，碳在碳化物中的溶解度大于在鐵素體中的溶解度.它能減慢奧氏體中原子的擴(kuò)散速度，并延長(zhǎng)奧氏體轉(zhuǎn)變前的孕育期，減慢轉(zhuǎn)變速度，從而增加了奧氏體的穩(wěn)定性，提高了鋼的淬透性.碳對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變速度的影響很大，在550℃以下時(shí)，奧氏體的分解速度總是隨著碳含量的增高而減小，從而使貝氏體轉(zhuǎn)變速度變慢，奧氏體穩(wěn)定性增加，因此，使貝氏體轉(zhuǎn)變曲線向右移動(dòng).合金元素影響碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度，從而影響貝氏體的轉(zhuǎn)變速度.當(dāng)鋼中的合金元素量一定時(shí)，碳含量增加將引起B(yǎng)s點(diǎn)下降和貝氏體相變?cè)杏谘娱L(zhǎng).由于含鉻、鉬元素，再加上加熱速度比平衡加熱時(shí)稍快，因此新型軋輥用高速鋼的臨界溫度Ac1已不是一個(gè)溫度值，而是變成了一個(gè)溫度范圍770～830℃.

圖2 新型軋輥用高速鋼的CCT曲線

新型軋輥用高速鋼的鎢含量較普通高速鋼低，鎢含量較低時(shí)，如在1.0%時(shí)對(duì)曲線的影響不大，CCT曲線的形狀與碳素鋼相似，只是稍向右移.鎢在1.5～2.0%時(shí)曲線向右移有分成兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)的趨勢(shì).奧氏體最小穩(wěn)定溫度約降至500℃，當(dāng)含鎢量增至2～4%以上時(shí)，曲線更向右移，形狀改變.在400℃以上出現(xiàn)兩個(gè)“鼻子”，分成珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變兩個(gè)溫度區(qū)域，并隨著鎢量的增高而明顯的分開(kāi).鎢延遲珠光體型轉(zhuǎn)變開(kāi)始的時(shí)刻遠(yuǎn)大于貝氏體型的轉(zhuǎn)變開(kāi)始時(shí)刻，由于新型軋輥用高速鋼含鎢量相對(duì)同類(lèi)鋼種低，所以在珠光體型轉(zhuǎn)變與貝氏體型轉(zhuǎn)變之間存在很穩(wěn)定的奧氏體區(qū)，珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)較同類(lèi)鋼種左移.

從圖2中還可以看出，珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變明顯的被抑制，使得整個(gè)CCT曲線右移，這與該鋼種增加了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，提高了鋼的淬透性有關(guān).當(dāng)冷卻速度小于0.06℃/s時(shí)，既發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，又發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變；當(dāng)冷卻速度大于0.1℃/s時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變消失，因此，珠光體轉(zhuǎn)變的臨界冷卻速度大約為0.8℃/s.

當(dāng)冷卻速度為0.06℃/s時(shí)，貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍已經(jīng)很窄，只有將近50℃的轉(zhuǎn)變區(qū)間，而當(dāng)冷卻速度為0.02℃/s時(shí)，貝氏體轉(zhuǎn)變消失，因此貝氏體轉(zhuǎn)變的臨界冷速約在0.08～0.02℃/s之間，接近于0.025℃/s.

由CCT曲線可知，馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)為190℃，由于新型軋輥用高速鋼具有很高的淬透性，因而當(dāng)以10℃/s的冷卻速度冷卻到室溫，仍只發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)仍是190℃.隨著冷速的進(jìn)一步降低，冷卻變得緩慢，有部分碳化物析出，馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)逐漸升高.由于高的碳含量和較多的合金元素，使馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)顯著降低，尤其結(jié)束點(diǎn)一般降至零下，因此，本實(shí)驗(yàn)未測(cè)得馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束點(diǎn).

3 結(jié)論

3.1 測(cè)定了新型軋輥用高速鋼的CCT曲線，其Ac1為770～830℃，Acm為920℃，馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度Ms為190℃.珠光體轉(zhuǎn)變的臨界冷卻速度大約為0.8℃/s；貝氏體轉(zhuǎn)變的臨界冷速接近于0.025℃/s.

3.2 確定了新型軋輥用高速鋼在各種不同冷速下的轉(zhuǎn)變類(lèi)型，測(cè)定了其大致的顯微硬度.

3.3 發(fā)現(xiàn)新型軋輥用高速鋼在0.08～0.02℃/s的冷速范圍內(nèi)，有貝氏體相變發(fā)生，可能會(huì)具有較好的綜合力學(xué)性能，為該鋼開(kāi)拓了一新的應(yīng)用領(lǐng)域.

〔1〕崔忠圻.金屬學(xué)與熱處理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000:276-367.

〔2〕趙建偉,張威,鄒德寧.淬火溫度和冷卻方式對(duì)高速鋼軋輥性能的影響.鑄造技術(shù),2005,26(10): 859-875.

〔3〕那順桑,孫彩鳳,年保國(guó),等.V-Cr-Mo-Nb-W高速鋼回火抗力的研究.金屬熱處理,2006,31(7): 64-66.

〔4〕孫大樂(lè),范群,姚利松.奧氏體保溫時(shí)間對(duì)高速鋼工作輥組織和耐磨性的影響.金屬熱處理,2005, 30(12):9-12.

TG142.15

A

1673-260X（2010）08-0146-02