含硼高速钢轧辊的组织和性能探究强少光郭红星杨智强刘忠全（云南昆钢重型装备制造集团有限公司，云南昆明650302）摘要：文章对含硼高速钢轧辊的组织和性能进行了研究。先对不同成分的含硼高速钢轧辊材料进行金相组织分析，再对含硼高速钢轧辊材料和硬度测试、磨损试验以及冲击韧性试验等进行了研究。研究发现，未经过变质的试样组织中的硼化合物在晶体的边界处呈连续网状分布，而经变质的试样材料组织细化，韧性及耐磨性有所提高。关键词：含硼高速钢轧辊；变质处理；组织性能；硬度；耐磨性；金相组织分析：ATG333：1009-2374（2015）36-0065-02DOI：10.13535/jki.11-4406/n.2015.36.031高速钢轧辊是在高速工具钢基础上，通过提高碳、钒含量，从而增加高硬度MC型碳化物数量而发展起来的一类新型轧辊材料。这类轧辊具有良好的热稳定性和抗高温耐磨性，在轧钢生产中，具有良好的使用效果。但是高速钢轧辊中往往需要加入大量的合金元素，比如铬、钒、钨、钴以及铌等，这些元素价格昂贵，在生产过程中会提高制造成本，不利于大范围的生产制造。本文主要针对含硼高速钢轧辊的组织和性能探究，研究使用硼元素部分代替贵合金元素的可能，从而降低制造成本。1试验材料与方法高速钢轧辊材料熔炼采用中频感应电炉，主要的配料包括废钢、生铁，所有原材料熔化为钢水之后，加入铬铁、钨铁、钼铁[来自wwLw5U]以及镍铁，待钢水出炉之前加入的钒铁、钛铁及硼铁，并实施脱氧处理，待所有的成分比例调整到设计要求之后，控制好钢水的出炉温度以及浇注温度，将出炉温度控制在1570℃～1590℃之间，浇注温度应该控制在1450℃～1470℃之间，变质采用钢液冲包的方法，然后浇铸成[来自Wwlw5U]φ350×600×1530的轧辊。在变质前后分别浇注20×20×120mm的试样，之后通过切割机将试块切割成20×20×20mm以及10×10×55mm的两种试样，总共制作的试样有4种，分别对其组织和性能进行探究。这4种试样的基本成本主要如表1所示：主要的试验方法如下：所有试样的硬度测量采用的是HR-150A洛氏硬度计，在试验荷载选项上调节到1470N，测试过程中需要对试样在不同的地方标记上7个点，在计算试样硬度的时候去掉其中的一个最大值和最小值，然后其他五项求取平均值；试样的显微硬度测量采用的是MICROMET-5103数字显微硬度计，选择荷载的时候调节到50g，荷载持续时间15s，显微硬度值的计算方法同上，还是求其平均值；试样的磨损实验采用的是销盘磨损试验机，转速为60r/min，使用280号SiC水砂纸作为磨料，试样的进给量控制在4mm/s，磨损过程中最初的半径确定为13mm。试验结束后的半径确定为103mm，整个实验阶段磨盘的行程为16.4m，荷载4.0kg。2实验结果2.1含硼高速钢轧辊的组织形式试样中的1#和2#试样是没有经过变质处理的含硼高速钢轧辊试样，利用金相显微镜及扫描电镜观察其显微组织如图1所示，通过对其组织形式观察，含硼高速钢轧辊在铸态下的组织主要包括碳硼化合物、α-Fe以及所占比例较少的残余奥氏体，碳硼化合物在组织形式上主要是呈连续网状分布，但是在局部会表现出网状的断裂。由Fe-B二元合金相图可知硼在γ相中的最大固溶度为0.02%，多余的硼原子就会集聚并产生结晶。1#和2#试样使用XRD分析后，可以确定没有变质的轧辊材料的物相，轧辊材料的基本组成主要是奥氏体以及α-Fe，这两种组织中，奥氏体数量的下降、马氏体数量的上升有助于提高材料的耐磨性。1#和2#试样最后测量所得到的硬度结果如表2所示，从表中可以看出，1#试样和2#试样相比较，2#试样的强度明显大于1#试样，这是因为2#试样中碳的含量高于1#试样中的碳含量；碳含量的增加使组织中的碳化物比例上升，从而明显提高合金材料的硬度。3#和4#试样采用了变质处理工序，经过变质处理后的金相以及扫描的电镜照片如图2所示，而与没有变质的1#含硼高速钢轧辊试样相比其组织中的碳化物形态上出现了网状的断裂。通过加入变质剂进行变质处理，可以减小共晶组织枝晶间距，细化组织中共晶组织以及奥氏体晶粒，并使其分布更加均匀，而变质剂中的钛元素属于强碳化合物形成元素，钛元素在与碳元素发生反应，形成高硬度耐磨相。含硼高速钢轧辊经过变质处理后，奥氏体晶...