【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 狀，而不是層片狀。通常合金鑄鋼軋輥、半鋼軋輥控制為索氏體基 體。 屈氏體是奧氏體在 550～ 600℃ 之間的形成物，也可通過(guò)淬火在 300～ 500℃ 范圍之間回火得到回火屈氏體，由于形成溫度低，屈氏體的硬度、強(qiáng)度較珠光體、索氏體要高，高鉻鑄鐵軋輥基體組織控制為回火屈氏體。 貝氏體是奧氏體在 Ms～ 550℃ 轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，根據(jù)轉(zhuǎn)變區(qū)間的不同分為上貝氏體和下貝氏體。和珠光體不同，貝氏體中碳化物片已斷開(kāi)，加之形成溫度較低，除具有較高的強(qiáng)度、硬度外，還具有較好的韌性，因而具有較好的綜合性能?；w組織控制為貝氏體的軋輥類型較多，如復(fù)合鑄鋼支承輥外層、高鎳鉻無(wú)限冷硬鑄鐵軋輥、 貝氏體球鐵軋輥、高碳半鋼等。 馬氏體是奧氏體低溫轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，在足夠快的冷卻速度下，碳來(lái)不及從奧氏體中析出而形成過(guò)飽和固溶體。在所有的基體組織中，馬氏體基體具有最高的硬度和強(qiáng)度，但脆性較大，且轉(zhuǎn)變時(shí)會(huì)形成很大的組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力。隨著對(duì)軋輥性能要求的提高，目前許多軋輥的基體組織控制為馬氏體基體，以增加軋輥硬度和耐磨性，如高鉻鑄鋼軋輥、高速鋼軋輥、半高速鋼軋輥、高硬度高鉻鑄鐵軋輥、鍛鋼冷軋輥等。 1591．石墨對(duì)鑄鐵軋輥性能有什么影響 ? 石墨在鑄鐵軋輥組織中是一個(gè)很重要的相組分，除冷硬鑄鐵軋輥 和高鉻鑄鐵軋輥外其余鑄鐵軋輥都含有不同形態(tài)和數(shù)量的石墨，石墨和碳化物對(duì)基體性能都是減弱的作用，所以鑄鐵軋輥的性能在很大程度上取決于石墨和碳化物的特征。 石墨在鑄鐵軋輥中碳是以游離狀態(tài)存在的，質(zhì)軟而脆，強(qiáng)度很低，可以把石墨看作是鑄鐵軋輥基體中存在的微裂紋或空洞，使軋輥有效承載面積減小，稱之為石墨的“減縮作用”。石墨含量越高，對(duì)基體的減縮作用越嚴(yán)重，鑄鐵軋輥的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌性越低。在石墨面積含量相同的條件下，石墨顆粒尺寸越大，或個(gè)別顆粒很大，對(duì)基體的減縮作用越嚴(yán)重，鑄鐵軋輥的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌性 也越低，所以石墨的形態(tài)球狀優(yōu)于片狀，以細(xì)小圓整、均勻分散為好。 1592．石墨的形態(tài)有哪些，不同形態(tài)的石墨對(duì)鑄鐵軋輥性能有什么影響 ? 鑄鐵軋輥中常見(jiàn)的石墨形態(tài)有片狀、球狀和蠕蟲狀幾種，有時(shí)會(huì)因某些條件變化，會(huì)出現(xiàn)如開(kāi)花狀、枝晶狀等不規(guī)則的形狀。 無(wú)論何種形態(tài)的石墨對(duì)基體均有減縮作用，片狀石墨就像基體中的微裂紋，在承受負(fù)荷時(shí)其尖銳的邊緣產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，對(duì)基體形成“切割作用”，使基體強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，降低材料抗拉強(qiáng)度，塑性和韌性幾乎表現(xiàn)不出來(lái)；而球狀石墨像基體中的空洞，但由于球形石墨邊緣圓 鈍，受負(fù)荷時(shí)應(yīng)力集中輕微，對(duì)基體的切割作用相對(duì)于片狀石墨大大降低，基體的強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，韌性、塑性也得以體現(xiàn)，耐磨性也好于片狀石墨鑄鐵。蠕蟲狀石墨是介于片狀和球狀之間的一種過(guò)渡型石墨，相對(duì)于片狀石墨，片形短而粗厚，頭部較圓整，外形相互連結(jié)，本身結(jié)構(gòu)又近似球形石墨，對(duì)基體的切割作用介于片狀和球形之間，所以蠕墨鑄鐵強(qiáng)度、韌性等指標(biāo)介于灰鐵和球鐵之間，更接近于球墨鑄鐵。 1593．碳化物對(duì)鑄鐵軋輥性能有什么影響 ? 碳化物是鑄鐵軋輥中的耐磨相，鑄鐵軋輥的耐磨性主要由碳化物來(lái)提供，在碳化物類型相同的情況下， 碳化物量越大，軋輥的耐磨性越好；同等數(shù)量的碳化物，粒度越小、分布越均勻、彌散，其耐磨性越好。但碳化物硬而脆，對(duì)基體也存在減縮作用，碳化物量的多少又直接影響鑄鐵軋輥的抗拉強(qiáng)度、韌性、塑性等力學(xué)性能指標(biāo)。碳化物含量越大，分布越聚集，對(duì)材料的減縮作用越嚴(yán)重，材料的力學(xué)性能指標(biāo)越差。而且碳化物與基體接觸的邊角部位容易引起應(yīng)力集中，對(duì)基體也存在割裂作用，常常是裂紋發(fā)生的起源。因此，在保證鑄鐵軋輥具有足夠耐磨性的前提下，要控制碳化物總量。 1594．碳化物的類型有哪些，碳化物形態(tài)、數(shù)量及分布對(duì)鑄鐵軋輥性能有什么影響 ? 由于鑄鐵軋輥碳含量不同，加人的合金元素種類、含量高低不同，形成的碳化物類型也多種多樣。在鑄鐵軋輥中常見(jiàn)的碳化物類型主要有：滲碳體型碳化物，即 M3C 型、 M7C3型、M6C 型、 M2C型、 MC 型等。 碳化物的類型決定了其形態(tài)和分布，特殊合金如鎢、鉬、釩、鈮等形成的碳化物，粒度小，呈孤立或不連續(xù)分布，特殊類型碳化物的顯微硬度遠(yuǎn)高于滲碳體型碳化物，表現(xiàn)出了優(yōu)良的耐磨性能。 從抗裂紋擴(kuò)展角度而言，裂紋在斷續(xù)分布的碳化物中擴(kuò)展比在連續(xù)、大塊碳化物中擴(kuò)展要消耗更多能量。另外，大塊碳化物的存在，相當(dāng)于 基體中存在較大尺寸的裂紋源，大的裂紋源在較小的應(yīng)力作用下即可產(chǎn)生失穩(wěn)擴(kuò)展。因此，鑄鐵軋輥中應(yīng)力求得到粒度小的特殊類 型碳化物。從導(dǎo)熱角度而言，碳化物的導(dǎo)熱性很差，軋輥的導(dǎo)熱主要依靠基體來(lái)完成，這樣成網(wǎng)的碳化物，由于隔斷了基體間的連接會(huì)使導(dǎo)熱性下降，從而影響軋輥的抗熱裂性。 1595．鑄鐵軋輥硬度和耐磨性有何關(guān)系 ? 一般而言，軋輥的耐磨性和硬度成正比關(guān)系，即軋輥硬度越高，耐磨性越好。但對(duì)于鑄鐵軋輥這種脆性材料，除考慮其在機(jī)磨損之外，還應(yīng)考慮因熱裂紋或剝落造成的軋輥修磨損失，即應(yīng)考慮綜合耐磨性。 熱裂紋和小剝落是鑄鐵軋輥中碳化物在應(yīng)力作用下擴(kuò)展的直接結(jié)果。斷裂力學(xué)認(rèn)為，材料中裂紋的失穩(wěn)擴(kuò)展和材料的斷裂韌性值 K1C 有很大關(guān)系，而 K1C= cY ?? ，其中 Y為形狀因子， α為裂紋源長(zhǎng)度， ζc是許用最大工作應(yīng)力。對(duì)于一定硬度的軋輥，其材料的 K1C值是一定的，也就是說(shuō)如果工作應(yīng)力較大，則允許存在的裂紋長(zhǎng)度就??；反之，工作應(yīng)力較小時(shí)，允許的裂紋長(zhǎng)度就大。鑄鐵軋輥中成網(wǎng)的碳化物、片狀的石墨、條狀碳化物等因強(qiáng)度和韌性都很差，可近似認(rèn)為是軋輥中的裂紋源，事實(shí)也證明裂紋 的產(chǎn)生和擴(kuò)展都是沿這類脆性相進(jìn)行的。 鑄鐵軋輥的碳化物、石墨形態(tài)和硬度確定后，軋輥的斷裂韌性值 K1C 也就確定，相對(duì)應(yīng)一個(gè)引起碳化物周圍裂紋快速擴(kuò)展的最大工作應(yīng)力，超過(guò)此應(yīng)力，就可能導(dǎo)致軋輥剝落。而 K1C 隨硬度降低而增大，也就是說(shuō)，如果軋制壓力增大，可適當(dāng)降低軋輥硬度，使材料的 K1C 增大，從而避免裂紋在較大的應(yīng)力作用下失穩(wěn)擴(kuò)展導(dǎo)致剝落。另一方面，如果軋制壓力、硬度、 K1C 已經(jīng)確定，要想不引起裂紋快速擴(kuò)展，就是將裂紋源長(zhǎng)度減小，即將軋輥組織中的碳化物、石墨細(xì)化，也就是將軋輥晶粒作細(xì)。 從另外角度 講，如果軋輥的基體組織、碳化物、石墨形態(tài)確定，對(duì)于軋制載荷較高的軋輥，宜控制較低的硬度，以避免產(chǎn)生剝落。 總之，要提高鑄鐵軋輥的耐磨性，并不是簡(jiǎn)單地提高軋輥硬度，應(yīng)區(qū)分因軋制磨損也就是在機(jī)磨損大，還是修磨量大，如果是前者，提高硬度可增加鑄鐵軋輥的耐磨性；但若是后者，應(yīng)適當(dāng)降低硬度，否則會(huì)進(jìn)一步加大修磨量，而整體耐磨性并未增加。 1596．什么是殘余應(yīng)力。軋輥生產(chǎn)中殘余應(yīng)力是怎樣產(chǎn)生的 ? 應(yīng)力是金屬內(nèi)部產(chǎn)生的用于平衡外力或抵抗變形的內(nèi)力。在軋輥生產(chǎn)中，靜態(tài)整體鑄造軋輥，由于凝固時(shí)選分結(jié) 晶、偏析、疏松等原因，軋輥內(nèi)外的組織和性質(zhì)不盡相同；復(fù)合鑄造軋輥時(shí)除上述因素外，軋輥的外層和心部采用不同的材質(zhì)、凝固特性不同，這樣在軋輥制造完成后，在軋輥內(nèi)部會(huì)存在一種因變形不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的內(nèi)力，稱為殘余應(yīng)力。 理論上講，只要有變形不協(xié)調(diào)，就會(huì)造成殘余應(yīng)力存在，但在軋輥制造中，造成較大殘余應(yīng)力有兩方面因素：主要為鑄后冷卻及軋輥熱處理過(guò)程。通常，整體鑄造軋輥輥身表層存在殘余壓應(yīng)力，內(nèi)部則為拉應(yīng)力，復(fù)合鑄造軋輥也一樣，只是存在的殘余應(yīng)力的級(jí)別不同。 1597．軋輥生產(chǎn)中為什么要控制殘余應(yīng)力的級(jí)別 ? 殘余應(yīng)力是軋輥生產(chǎn)中不可避免的現(xiàn)象，殘余應(yīng)力的存在，對(duì)軋輥的使用有利，但也有弊端。斷裂力學(xué)認(rèn)為，疲勞裂紋的擴(kuò)展速率和疲勞應(yīng)力的峰值及平均值有關(guān)，特別對(duì)于脈動(dòng)疲勞循環(huán)，在峰值確定的情況下，平均值越低，引起疲勞裂紋擴(kuò)展的有效拉應(yīng)力就越低，疲勞裂紋的擴(kuò)展速率越低。因此，控制軋輥輥身外層存在一定的壓應(yīng)力，可增加軋輥外層組織抗疲勞裂紋擴(kuò)展能力，減緩裂紋的擴(kuò)展速度，增加軋輥的使用壽命。如軋輥使用中常采用噴丸處理，就可增加軋輥表面的壓應(yīng)力，提高軋輥的抗疲勞性能。 但軋輥外層的壓應(yīng)力也不能控制得太高，因?yàn)?太高的外層壓應(yīng)力意味著較大的心部拉應(yīng)力，這樣會(huì)增加軋輥使用時(shí)對(duì)心部的附加拉應(yīng)力，增加斷輥的潛在危險(xiǎn)程度。另外，外層過(guò)高的殘余壓應(yīng)力，會(huì)促使表面熱裂紋的產(chǎn)生，因?yàn)檫^(guò)高的壓應(yīng)力和軋制時(shí)的熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力疊加超過(guò)材料的屈服極限，將會(huì)引起外層材料產(chǎn)生塑性變形，待表層冷卻后，外層塑性變 形區(qū)因受次表層的拉應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。 因此，軋輥制造時(shí)應(yīng)合理控制輥身的殘余應(yīng)力的級(jí)別。通常離心軋輥應(yīng)控制在一 300MPa以內(nèi)，較高合金的軋輥可控制在一 400MPa 以內(nèi)，高速鋼、半高速鋼軋輥的輥身殘余應(yīng)力可適當(dāng)控制得更低一些。 1598．什么是冷硬鑄鐵軋輥 ? 冷硬鑄鐵軋輥是利用鐵水自身的過(guò)冷度和鑄模表面的激冷作用獲得的一種鑄鐵軋輥，它的碳含量一般為 2． 9％一 3． 2％，硅含量為 0． 25％一 0． 8％，冷硬鑄鐵軋輥的材料屬于亞共晶鑄鐵，按合金含量和種類不同分為普通冷硬鑄鐵與合金冷硬鑄鐵軋輥。 1599．冷硬鑄鐵軋輥的組織和性能特點(diǎn)是什么 ？ 冷硬鑄鐵軋輥輥身工作層因激冷而生成較純凈的白口組織，基本沒(méi)有游離石墨，普通冷硬鑄鐵軋輥的顯微組織為珠光體加滲碳體型碳化物；合金冷硬鑄鐵軋輥的顯微組織為貝氏體和馬氏體加碳 化物。冷硬鑄鐵軋輥的碳化物含量可達(dá)到 35％～ 40％，硬度 HS55— 80，白口層深度在 8～ 45mm 范圍。整體冷硬鑄鐵軋輥的輥身內(nèi)層由麻口過(guò)渡到灰口，輥身心部為灰口，有一定強(qiáng)度，一般大于 150MPa；離心復(fù)合冷硬鑄鐵軋輥外層為合金冷硬鑄鐵，心部是球墨鑄鐵材料。冷硬鑄鐵軋輥的耐磨性和高熱裂性能取決于純白口層的基體組織和碳化物形態(tài)與數(shù)量。 1600．怎樣生產(chǎn)冷硬鑄鐵軋輥。該軋輥有哪些用途 ? 冷硬鑄鐵軋輥一般采用整體靜態(tài)鑄造而成，或用半沖洗復(fù)合鑄造方法生產(chǎn)冷硬球墨復(fù)合軋輥；合金冷硬鑄鐵軋輥可采用離心復(fù) 合工藝生產(chǎn)。 整體冷硬鑄鐵軋輥和離心冷硬鑄鐵軋輥都可用于棒線材及小型型鋼精軋機(jī)架；冷硬球墨復(fù)合鑄鐵軋輥主要用于疊軋薄板、三輥勞特中板軋機(jī)；離心合金冷硬鑄鐵輥環(huán)則用于無(wú)縫鋼管軋機(jī)均整和張力減徑機(jī)。 1601．影響冷硬鑄鐵軋輥白口層深度的因素有哪些 ? 影響冷硬鑄鐵軋輥白口層深度的因素主要有以下五種： (1)化學(xué)成分，特別是碳和硅的影響； (2)澆鑄溫度； (3)冷型溫度； (4)冷型內(nèi)壁涂料厚度及其導(dǎo)熱系數(shù)； (5)鐵水與冷型的實(shí)際接觸時(shí)間等。 因此，控制冷硬鑄鐵白口層深度必須從以上幾方面同時(shí)控制。 1602．冷硬球墨復(fù)合鑄鐵軋輥有何特點(diǎn)和用途 ? 冷硬球墨復(fù)合鑄鐵軋輥屬于冷硬鑄鐵軋輥，輥身從外層向里出現(xiàn)三層組織，最外層為白口冷硬層，由碳化物、萊氏體和極少量的點(diǎn)球狀石墨組成，碳化物含量高，具有較高的硬度和耐磨性；軋輥的中心及輥頸由珠光體、鐵素體和球狀石墨及少量碳化物組成，具有一定的強(qiáng)度和韌性；兩部分之間為過(guò)渡層，過(guò)渡層組織由珠光體、球狀石墨及碳化物組成，其厚度與沖洗工藝關(guān)系密切，一般沖硅鐵粒要比沖高硅鐵水要薄。 常用的有 鉻鉬冷硬球墨復(fù)合鑄鐵軋輥和鉻鉬釩冷硬球墨復(fù)合鑄鐵軋輥。 冷硬球墨復(fù)合鑄鐵軋輥輥身表面具有耐磨性，輥頸有一定強(qiáng)度和韌性。 1603．冷硬球墨復(fù)合鑄鐵軋輥有哪些生產(chǎn)工藝特點(diǎn) ? 將經(jīng)過(guò)球化處理的冷硬鑄鐵鐵液注入冷型噴涂料的軋輥型腔，達(dá)到輥身上端要求的高度，輥身表層首先形成一定厚度的冷硬層，這種冷硬鑄鐵液硅含量高于整體鑄造的冷硬鑄鐵，可達(dá) 1． 2％，然后在原外層鐵液中沖人一定數(shù)量的硅鐵粒，或改用另外一種材質(zhì) (高硅 )的鐵液繼續(xù)澆鑄完成冒口高度，后澆鐵液與原輥身外層鐵液部分混溶而成為具有球墨鑄鐵成 分和性能的球鐵輥頸，形成輥身外層為白口冷硬層而輥身心部和輥頸為球墨鑄鐵的復(fù)合鑄鐵軋 輥。這種生產(chǎn)方法相對(duì)與“溢流法 (全沖洗 )”，區(qū)別在于輥身中心部位外層鐵液沒(méi)有被沖洗鐵液溢流置換出來(lái)，而是部分混溶，即不完全的沖洗，故這種方法稱為“半沖洗復(fù)合鑄造”。 用這種方法，若首先澆人無(wú)限冷硬鑄鐵鐵液，得到輥身外層為無(wú)限冷硬材質(zhì)內(nèi)部為球墨鑄鐵的軋輥，稱為無(wú)限冷硬球墨復(fù)合鑄鐵軋輥。 1604．什么是無(wú)限冷硬鑄鐵軋輥 ? 無(wú)限冷硬鑄鐵軋輥也叫麻口細(xì)晶鑄鐵軋輥，它是介于冷硬鑄鐵和灰口鑄鐵之間的一種鑄鐵軋輥， 碳含量一般 2． 5％～ 3． 5％，硅含量一般為 0． 7％ ~1． 6％，因其輥身組織自外向內(nèi)是均勻變化的，冷硬組織向灰口組織逐漸過(guò)渡，冷硬層深度沒(méi)有明顯界限，故稱之為不定界冷硬鑄鐵，我國(guó)目前稱作無(wú)限冷硬鑄鐵。按合金含量不同分為低合金無(wú)限冷硬鑄鐵、中合金無(wú)限冷硬鑄鐵和高合金無(wú)限冷硬鑄鐵。 1605．無(wú)限冷硬鑄鐵軋輥的組織和性能有何特點(diǎn) ? 無(wú)限冷硬鑄鐵輥身工作層顯微組織為 25％一 35％的碳化物，少量球狀、團(tuán)狀、蠕蟲或片狀石墨和不同的基體組織構(gòu)成，隨著碳化物、石墨含量和基體組織類型的變化，輥面硬度可在 HS55～ 85 之間變化。輥身基體組織隨合金含量和熱處理工藝變化而有所不同，低合金和中合金無(wú)限冷硬鑄鐵以細(xì)珠光體或屈氏體為主，高合金無(wú)限冷硬鑄鐵以貝氏體和屈氏體為主，甚至出現(xiàn)馬氏體殘奧，基體顯微硬度逐步提高。由于由表及里冷卻強(qiáng)度逐漸降低，工作層顯微組織從輥面近乎冷硬組織向心部灰口組織逐漸過(guò)渡，貝氏體、馬氏體和