【文章內(nèi)容簡介】 形態(tài)有片狀、球狀和蠕蟲狀幾種，有時會因某些條件變化，會出現(xiàn)如開花狀、枝晶狀等不規(guī)則的形狀。 無論何種形態(tài)的石墨對基體均有減縮作用，片狀石墨就像基體中的微裂紋，在承受負(fù)荷時其尖銳的邊緣產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，對基體形成“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；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)荷時應(yīng)力集中輕微，對基體的切割作用相對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渡型石墨，相對于片狀石墨，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)熱主要依靠基體來完成，這樣成網(wǎng)的碳化物，由于隔斷了基體間的連接會使導(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=，其中Y為形狀因子，α為裂紋源長度，σc是許用最大工作應(yīng)力。對于一定硬度的軋輥，其材料的K1C值是一定的，也就是說如果工作應(yīng)力較大，則允許存在的裂紋長度就??；反之，工作應(yīng)力較小時，允許的裂紋長度就大。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，相對應(yīng)一個引起碳化物周圍裂紋快速擴(kuò)展的最大工作應(yīng)力，超過此應(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，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)力的級別不同。 1597．軋輥生產(chǎn)中為什么要控制殘余應(yīng)力的級別? 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)，特別對于脈動疲勞循環(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，因為太高的外層壓應(yīng)力意味著較大的心部拉應(yīng)力，這樣會增加軋輥使用時對心部的附加拉應(yīng)力，增加斷輥的潛在危險程度。另外，外層過高的殘余壓應(yīng)力，會促使表面熱裂紋的產(chǎn)生，因為過高的壓應(yīng)力和軋制時的熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力疊加超過材料的屈服極限，將會引起外層材料產(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，軋輥制造時應(yīng)合理控制輥身的殘余應(yīng)力的級別。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)鐵水與冷型的實際接觸時間等。 因此，控制冷硬鑄鐵白口層深度必須從以上幾方面同時控制。 1602．冷硬球墨復(fù)合鑄鐵軋輥有何特點和用途? 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；兩部分之間為過渡層，過渡層組織由珠光體、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? 將經(jīng)過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)方法相對與“溢流法(全沖洗)”，區(qū)別在于輥身中心部位外層鐵液沒有被沖洗鐵液溢流置換出來，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，若首先澆人無限冷硬鑄鐵鐵液，得到輥身外層為無限冷硬材質(zhì)內(nèi)部為球墨鑄鐵的軋輥，稱為無限冷硬球墨復(fù)合鑄鐵軋輥。 1604．什么是無限冷硬鑄鐵軋輥? 無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渡，冷硬層深度沒有明顯界限，故稱之為不定界冷硬鑄鐵，我國目前稱作無限冷硬鑄鐵。按合金含量不同分為低合金無限冷硬鑄鐵、中合金無限冷硬鑄鐵和高合金無限冷硬鑄鐵。 1605．無限冷硬鑄鐵軋輥的組織和性能有何特點? 無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，低合金和中合金無限冷硬鑄鐵以細(xì)珠光體或屈氏體為主，高合金無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渡，貝氏體、馬氏體和碳化物含量逐漸減少，石墨和珠光體基體逐漸增多，硬度緩慢減低，硬度落差較小?；w中存在大量碳化物，耐磨性好，少量石墨的存在，提高了軋輥抗熱裂性能，可以松弛鑄造應(yīng)力，減緩剝落的發(fā)生。 1606．無限冷硬鑄鐵軋輥主要生產(chǎn)方法和用途有哪些? 低合金無限冷硬鑄鐵軋輥多采用靜態(tài)整體澆鑄工藝，中合金無限冷硬鑄鐵軋輥可采用靜態(tài)整體澆鑄或采用離心復(fù)合工藝生產(chǎn)，廣泛用于中小型鋼、棒線材軋機(jī)。高合金無限冷硬鑄鐵軋輥多采用離心或溢流復(fù)合工藝生產(chǎn)，廣泛用于熱帶精軋、中板軋機(jī)工作輥、平整軋機(jī)工作輥和支撐輥，也可用于冷帶連軋機(jī)的第二、三架的工作輥。 1607．什么是ICDP軋輥? ICDP是Indefinite Chill Double Poured英文的縮略語，意為復(fù)合澆鑄的無限冷硬鑄鐵，可采用離心或溢流方法生產(chǎn)，從含義上講應(yīng)包括低、中、高合金的無限冷硬鑄鐵軋輥，但目前業(yè)內(nèi)人士通常將ICDP軋輥特指高鎳鉻無限冷硬復(fù)合鑄鐵軋輥。 高鎳鉻無限冷硬復(fù)合鑄鐵軋輥問世于20世紀(jì)30年代，由于其良好的耐磨性、抗熱裂性取得廣泛應(yīng)用，目前主要用于熱帶連軋機(jī)、連鑄連軋機(jī)精軋后段工作輥，寬中厚板軋機(jī)工作輥。盡管高速鋼軋輥替代了精軋后段部分機(jī)架工作輥，但成品機(jī)架仍采用高鎳鉻無限冷硬復(fù)合鑄鐵軋輥。 1608．什么是Adarnite GT軋輥? 這是常州凱達(dá)軋輥有限公司開發(fā)的一種新型軋輥，亦稱“優(yōu)質(zhì)半鋼軋輥”。它在半鋼軋輥中制造難度最大，加合金最多，性能優(yōu)異。 1609．Adamite GT軋輥的特點是什么? 強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度大于800MPa，解決了軋輥容易產(chǎn)生剝落、掉塊問題。 硬度高，HSC55～65，工作層內(nèi)硬度降落小，耐磨性好，滾動接觸性好。 1610．Adamite GT軋輥用在什么地方? 國外主要用于大型型鋼軋機(jī)中間機(jī)架、精軋機(jī)架及精軋前架，萬能軋機(jī)H型鋼輥環(huán)；國內(nèi)用于熱軋窄帶鋼支撐輥效果也很好。 1611．生產(chǎn)Adamite GT軋輥的關(guān)鍵技術(shù)是什么? (1)合理的模具設(shè)計。由于Adamite GT軋輥使用的軋機(jī)和機(jī)架特殊，其軋輥形狀大多是輥頸長而輥身短，澆鑄過程中因冷卻速度和鑄造應(yīng)力不同，容易出現(xiàn)裂紋。所以上下輥頸模具設(shè)計時應(yīng)保證均勻的掛砂量，過渡圓弧要平滑。 (2)優(yōu)異的化學(xué)成分匹配。在原有材質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，增加鎳鉬等合金元素含量，確定合理的碳含量，使化學(xué)成分匹配。 (3)特殊的熱處理工藝。材料性能能否得到充分發(fā)揮，不但取決于合理的化學(xué)成分，先進(jìn)的熔煉、鑄造工藝，而且極大地依賴于合理的熱處理工藝。為了搞好Adamite GT軋輥的熱處理，生產(chǎn)企業(yè)研制了實用的特殊熱處理設(shè)備。通過反復(fù)實踐，制訂出合理的熱處理工藝，從而使軋輥得到性能最佳的金相組織。 1612．高鎳鉻無限冷硬鑄鐵軋輥采用什么方法生產(chǎn)? 由于高鎳鉻無限冷硬鑄鐵材質(zhì)中含有較多的鎳、鉻、鉬等合金元素，硬度較高、脆性大，如果采用整體鑄造，一方面會增加制造成本，更重要的是會