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高速钢中含有较多的W、Cr、Mo和V等元素,而这些元素及其形成的碳化物密度差大,在普通离心铸造条件下,高速钢轧辊元素偏析严重。日本川崎制铁公司分析了离心铸造高速钢轧辊偏析主要是MC型碳化物的偏析,严重影响轧辊的耐磨性,研究发现MC型碳化物主要是一次结晶VC的偏析,因VC与钢水的密度相差较大所致。防止VC偏析方法是采取添加Nb元素提高MC型碳化物密度,并限制添加偏析元素W和Mo,选择基本成分2.0%C-6.0%V-7.0%Cr-2.5%Mo,添加1.0%~1.5%Nb进行试验,其结果由于生成密度较大的MC型复合碳化物(V、Mo和Nb系碳化物),其密度与钢水密度相接近,使VC减少,有效地控制了离心铸造高速钢轧辊的碳化物偏析。但是,无W低Mo高速钢轧辊红硬性明显下降,耐磨性降低。此外,Nb提高钢的淬火温度,降低二次硬化峰值出现的温度,高速钢铸造成形过程中Nb系的MC型碳化物较V系的MC型碳化物粗大,
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此时高速钢的硬度可达到 值;若V、Nb含量过大,基体中的弥散颗粒状碳化物数量减少,生成的碳物粗大,反会降低高速钢的力学性能。高速钢的 淬火温度为1100~1150℃,在此温度下淬火,硬度可达69HRC。淬火温度高于1000℃,高速钢淬火后得到的硬度都相当高,但超过1150℃,随淬火温度的升高,硬度值又会显著下降。高速钢的二次回火 温度为500~525℃,此时轧辊用高速钢出现二次硬化峰68.5HRC。回火尽管没有改变碳化物的类型,但对碳化物的大小、分布、体积分数以及基体的性能影响很大,改善了碳化物的沿晶分布,析出的MC型碳化物晶粒细小,分布均匀,纤维状减少而棒状增加。所研究的含V、Nb的轧辊用高速钢,其碳化物主要类型有:M7C3、M6C和MC等,呈菊花状、长条状和颗粒状分布。
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高速钢轧辊制造技术,制造高速钢轧辊主要有锻造、铸造、喷射成形、热等静压等技术。锻造高速钢轧辊的推广使用进展缓慢;目前工业生产中较常见的铸造高速钢轧辊制造方法有离心铸造法、连续浇注外层成形法、电渣重熔法和液态金属电渣熔接法。
2.1铸造高速钢轧辊
铸造高速钢轧辊制造技术的改进主要围绕提高钢的纯净度和均匀性,提高轧辊强度和轧辊外层与辊芯的冶金结合。不同的轧机,同一轧机的不同机架,对轧辊性能的要求不同,可以根据所需的轧辊性能、轧辊规格和生产成本选择合适的制造方法。
1)离心铸造法。离心铸造轧辊的主要特点是将液态外层材料和芯部材料以一定的时间间隔浇入铸型内。离心旋转时间、辊芯金属液浇注间隔时间、浇注温度及防止外层元素偏析和内外层材料界面氧化是此方法制造轧辊成败的关键。
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