W6Mo5Cr4V2高速鋼-35CrMo低合金鋼復合軋輥包覆層和復合界面組織特征及性能的研究.pdf

1、復合軋輥是分別選用能夠勝任軋輥工作層和輥芯不同工作條件和要求的特殊材質(zhì)而制成的雙金屬復合材料，它能夠同時滿足軋輥對高耐磨性、高抗表面粗糙性和內(nèi)部強韌性等優(yōu)異性能的綜合要求。目前，復合軋輥已經(jīng)逐漸取代常規(guī)的單一材料制成的軋輥，是軋輥今后的發(fā)展趨勢。固-液復合鑄造法能將兩種性能不同的材料結(jié)合起來，是當今復合軋輥制備的主要發(fā)展方向。復合軋輥成功的關鍵在于兩種材料的界面結(jié)合情況，因此，對于包覆層和復合界面的研究成為復合軋輥研究的重中之重。本文采

2、用電渣結(jié)晶器快速冷卻凝固 W6Mo5Cr4V2高速鋼熔體與電磁感應加熱35CrMo低合金鋼芯棒相結(jié)合的電磁感應液-固復合鑄造方法制備了W6Mo5Cr4V2高速鋼包覆層/35CrMo輥芯相結(jié)合的高速鋼復合軋輥。選擇 W6Mo5Cr4V2高速鋼包覆層和W6Mo5Cr4V2高速鋼包覆層/35CrMo輥芯復合界面為研究對象，運用光學顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDS）和 X射線衍射（XRD）系統(tǒng)地研究了其在初始態(tài)時的顯微組織，以

3、及奧氏體化溫度和回火溫度變化后對其組織和性能的影響；觀察了輥身包覆層由外至內(nèi)的組織、元素和硬度變化；檢測了復合界面的元素擴散以及基體的顯微硬度；在自制自約束熱疲勞試驗機上觀察了熱疲勞裂紋的萌生和擴展。探索了W6Mo5Cr4V2高速鋼包覆層和復合界面組織特征及性能變化的機理
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴W6Mo5Cr4V2高速鋼包覆層試樣經(jīng)過退火處理后的初始態(tài)顯微組織主要由珠光體基體和呈連續(xù)、粗大及網(wǎng)狀分布的晶界碳化物體組成。晶界網(wǎng)狀

4、碳化物主要由M6C和M23C6型碳化物組成。其中，包覆層外層組織基體晶粒細小，晶界碳化物網(wǎng)連續(xù)性和完整性較差；中層組織中網(wǎng)狀碳化物連續(xù)性和完整性明顯增強，基體晶粒粗大。內(nèi)層基體顯微組織與外層相似，其組織形貌介于外層組織和中層組織二者之間。與之對應的是包覆層表面處和內(nèi)層組織硬度相對較高，隨著離外層距離的增加至中層位置硬度降為最低。⑵高速鋼包覆層組織淬火后組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，且隨著奧氏體化溫度的升高，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶界碳化物斷開的趨勢明顯，晶界碳

5、化物向著短桿狀、棒狀和團球化的方向發(fā)展。在基體上分布的未溶碳化物顆粒的數(shù)量逐漸減少，但尺寸逐漸增大，最終在1100℃奧氏體化時全部溶入基體中。硬度隨著淬火溫度的升高而逐漸增大，在1050℃達到最大值，之后又開始下降；包覆層基體組織在700℃回火之前，馬氏體的形態(tài)仍然保留，達到700℃以上時，馬氏體特征完全消失?；w上的析出碳化物顆粒在回火溫度低于500℃時，數(shù)量逐漸增多，當回火高于500℃時，尺寸不斷增大。隨著回火溫度的升高，包覆層硬度

6、呈下降趨勢，沖擊韌性逐漸增加。⑶W6Mo5Cr4V2軋輥復合界面由三個區(qū)域組成，即：類W6Mo5Cr4V2熔合層區(qū)、中間擴散層區(qū)和類35CrMo熔合層區(qū)。在初始狀態(tài)下，三個區(qū)域的基體均為細珠光體，其中，類W6Mo5Cr4V2熔合層相對細小，類35CrMo熔合層相對粗大，中間擴散層介于兩者之間。⑷隨著奧氏體化空冷淬火溫度的升高，復合界面各區(qū)域的基體由隱晶馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)獒槧铖R氏體，類W6Mo5Cr4V2熔合層區(qū)的未溶解碳化物顆粒數(shù)量逐漸減少。

7、在950℃~1050℃范圍內(nèi)，復合界面各個區(qū)域的硬度隨著奧氏體化溫度的升高而整體升高，在1100℃奧氏體化淬火后，組織中由于殘余奧氏體的增多而使硬度有所降低；復合界面各區(qū)域的馬氏體基體隨著回火溫度的升高逐漸發(fā)生分解，復合界面內(nèi)基體顯微硬度也開始逐漸降低。隨著回火溫度的升高，復合界面基體上的析出相顆粒數(shù)量逐漸增多，500℃后顆粒尺寸逐漸增大；復合界面內(nèi)熱疲勞裂紋起源于類 W6Mo5Cr4V2熔合層與中間擴散層之間區(qū)域中的晶界碳化物及界面最