热处理和凝固冷却方式对高硼高速钢显微组织和性能的影响

热处理和凝固冷却方式对高硼高速钢显微组织和性能的影响轧辊是轧钢生产中的重要构件，其本身材质的开发与应用也十分重要。近年来，随着我国汽车、家电、铁路、桥梁、建筑业的快速发展，推动了轧钢工业的迅速发展，同时对轧材的尺寸精度、表面质量、使用性能也提出了更高的要求，促进了轧制技术的进步，轧辊的工作环境越来越苛刻，轧辊的使用性能要求也越来越高。如何提高轧辊的使用性能以适应轧钢的需求是轧辊工作者面临的新课题。大量研究发现，B是金属材料领域应用非常广泛的一种元素，微量的B加入到合金钢中能显著提高钢的淬透性，其他贵重元素如铬、镍、锰等要达到同样的效果则其含量必须是硼含量的几十倍甚至上百倍。在合金中合理地选择硼含量，控制硼化物析出形态和基体组织，也可进一步提高合金的性能。将它作为轧辊外层材料，国内外的研究不多，应用也较少，本文试图将高速钢基体与高硼钢结合，开发一种新的高硼高速钢轧辊材料。在50kg中频感应炉中熔炼高硼高速钢，由于硼是一种活性元素，易与熔体中的氧和氮发生反应，加入硼铁前，先用合金除氧固氮。在钢水出炉前用铝脱氧，钢水的出炉温度约1600℃，然后分别采用石英砂型浇注和石墨铸型浇注。试样化学成分为(质量分数，%)：0.25~0.50C，0.5~1.5B，5.0Cr，2.0W，2.0Mo，2.0V，0.5Si，0.6~0.8Mn，0.06S，0.05P，余量为Fe。将高硼高速钢材料用线切割机加工成15mm×15mm×25mm试样，在DRZ-9型高温箱式炉中进行1050℃热处理，保温1h出炉、水冷，然后分别在200、525和600℃回火，保温3h。将热处理后的实验材料加工成Φ6mm×24mm的实心圆柱体，在ML-10型销盘磨损试验机进行磨损试验。石英铸型试样的偏析大，共晶碳化物较粗，尺寸和厚度较大；石墨铸型试样碳硼化合物细小、致密且均匀性较好。加入钢中的硼大部分形成硼化物，在基体上以网状形式分布，经高温淬火和回火后可以获得高硬度的马氏体，大部分硼化物转变成球状组织，少量硼化物呈棒状或块状分布，使材料的硬度提高。高硼高速钢材料回火温度低于400℃，高速钢硬度变化不明显。超过400℃，随回火温度升高，硬度逐渐升高，525℃回火时，硬度达到最高值。1050℃淬火、525℃回火时，材料的硬度最高，耐磨性最好。