電磁復(fù)合鑄造軋輥界面研究.pdf

1、用固－液復(fù)合鑄造法制備軋輥，既可以降低成本又可以提高軋輥的使用壽命。工藝的成功與否取決于兩種材料的結(jié)合狀態(tài)，因此研究界面對(duì)制定和優(yōu)化工藝起著指導(dǎo)作用。本文采用電磁半連續(xù)復(fù)合鑄造裝置，以高釩高速鋼和高鉻鑄鐵為耐磨層，45鋼或35CrMo為芯軸材料，制成高釩高速鋼或高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥。利用SEM、TEM、EDX及萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等對(duì)高釩高速鋼和高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥界面組織和性能進(jìn)行研究。 結(jié)果表明：高鉻鑄鐵/45鋼復(fù)合軋輥界面在保溫時(shí)間為180

2、~540s的范圍內(nèi)，界面由擴(kuò)散層和激冷凝固層組成。在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，界面平均寬度在50~95μm的范圍內(nèi)變動(dòng)。復(fù)合界面兩側(cè)發(fā)生成分?jǐn)U散，其中Cr元素的擴(kuò)散最明顯。保溫時(shí)間延長(zhǎng)，耐磨層中的Cr向芯軸表層的擴(kuò)散越來(lái)越充分。界面兩側(cè)顯微硬度差別很大，但在界面處平滑過(guò)渡。保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，界面沖擊韌性先小幅升高后緩慢下降，剪切強(qiáng)度先明顯升高后緩慢下降。保溫時(shí)間300s時(shí)，均達(dá)到最大值。 對(duì)于高釩高速鋼/35CrMo復(fù)合軋輥界面：35CrMo

3、鋼芯軸的顯微組織為鐵素體 + 珠光體。高速鋼的顯微組織為馬氏體基體上分布著VC顆粒。界面實(shí)現(xiàn)了良好的冶金結(jié)合，厚度約50μm。高釩高速鋼/35CrMo鋼復(fù)合界面兩側(cè)發(fā)生了明顯的成分?jǐn)U散，從本質(zhì)上講界面層即為擴(kuò)散層。擴(kuò)散層(界面層)顯微組織處于過(guò)渡狀態(tài)，靠近芯軸一側(cè)為細(xì)的珠光體，靠近耐磨層一側(cè)為回火索氏體，且晶界或晶內(nèi)分布少量碳化物顆粒。高釩高速鋼和35CrMo合金鋼的顯微硬度值分別為700HV和250HV，界面層兩側(cè)顯微硬度差別很大，但

4、在界面處平滑過(guò)渡，擴(kuò)散層顯微硬度值為350HV，介于兩者之間。界面沖擊韌性隨高釩高速鋼面積比的增加快速下降，在高釩高速鋼占55% 時(shí)，沖擊韌性值可達(dá)到100J·cm-2。 高釩高速鋼和高鉻鑄鐵復(fù)合軋輥界面對(duì)比研究結(jié)果表明：二者界面兩側(cè)都發(fā)生了明顯的成分?jǐn)U散，界面(擴(kuò)散層)顯微組織均處于過(guò)渡狀態(tài)，寬度也基本相同，約為50μm；顯微硬度均介于耐磨層和芯軸之間，過(guò)渡平緩。與高鉻鑄鐵相比，高釩高速鋼復(fù)合軋輥界面硬度略低，剪切強(qiáng)度和沖擊韌

5、性略高，但兩者差別不大，均能滿足使用要求。 高鉻鑄鐵和高釩高速鋼復(fù)合軋輥界面Cr、V元素固態(tài)擴(kuò)散表明：隨著擴(kuò)散的進(jìn)行，濃度逐漸減小并趨于零；Cr、V的擴(kuò)散濃度與擴(kuò)散深度呈指數(shù)關(guān)系；隨擴(kuò)散時(shí)間的延長(zhǎng)，擴(kuò)散進(jìn)行的越徹底，擴(kuò)散深度越大；且在同樣的擴(kuò)散深度下，擴(kuò)散時(shí)間越長(zhǎng)，Cr、V的擴(kuò)散濃度越大。 綜上，電磁復(fù)合鑄造高鉻鑄鐵和高釩高速鋼復(fù)合軋輥界面實(shí)現(xiàn)了良好的冶金結(jié)合，界面組織性能均能滿足軋輥的使用要求，是一種優(yōu)良的生產(chǎn)工藝。