新型軋輥鋼等離子束表面強(qiáng)化技術(shù)研究.pdf

1、軋輥是鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)中重要的易損易耗件,其質(zhì)量好壞直接影響到軋制產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。由于等離子束表面強(qiáng)化技術(shù)在精密設(shè)備、功能設(shè)備表面強(qiáng)化領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì),本課題利用等離子束表面強(qiáng)化技術(shù)對(duì)軋輥工作面進(jìn)行強(qiáng)化處理,改善并加強(qiáng)軋輥工作面的綜合性能,為軋輥工作面的強(qiáng)化及修復(fù)提供了十分方便并行之有效的方法。
　　本文研究了高鎳鉻無限冷激鑄鐵和9Cr3MoNiV冷軋輥鋼兩種軋輥材料經(jīng)過等離子束表面強(qiáng)化后的硬化層的表面形貌、組織形貌、顯微硬度分布;探討了

2、工藝參數(shù)對(duì)基于兩種軋輥材料的硬化層的組織形態(tài)、顯微硬度分布的影響;對(duì)高鎳鉻無限冷激鑄鐵,討論了其表面合金化層回火后的組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律,研究其抗熱疲勞性;對(duì)9Cr3MoNiV冷軋輥鋼研究其表面合金化層耐摩擦磨損性能和耐腐蝕性能。
　　本文的主要結(jié)論如下:
　　1)等離子束表面強(qiáng)化后,高鎳鉻無限冷硬鑄鐵表面涂層與基體形成冶金結(jié)合,結(jié)合界面沒有宏觀裂紋出現(xiàn)。強(qiáng)化層由熔凝區(qū)、熱影響區(qū)、基體三部分組成。高鎳鉻無限冷硬鑄鐵的熔凝區(qū)組織為奧

3、氏體急冷轉(zhuǎn)變相和合金碳化物(M7C3)組成的共晶組織,并包含部分由γ′與 M7C3反應(yīng)生成的M23C6相組成的。熱影響區(qū)由殘余奧氏體加馬氏體的淬火組織與晶間網(wǎng)狀的合金滲碳體相構(gòu)成,并彌散分布著一些白亮顆粒狀合金碳化物。能量密度達(dá)到1.62J/mm2時(shí),合金化層獲得較好的硬化層深,最高硬度值在次表層獲得,達(dá)到了794HV0.2,熱影響區(qū)的硬度也相對(duì)較高。研究了回火對(duì)高鎳鉻無限冷硬鑄鐵表面合金化層的影響,結(jié)果表明,回火馬氏體的形成、合金碳化

4、物的析出、合金元素過飽和固溶于馬氏體綜合作用,保證了合金化層的耐回火穩(wěn)定性。
　　2)經(jīng)過等離子束表面強(qiáng)化處理的高鎳鉻無限冷激鑄鐵試樣,其熱疲勞性能相較于基材有明顯的提高,經(jīng)等離子合金化處理的試樣熱疲勞性能優(yōu)于等離子熔凝淬火處理試樣。細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、第二相彌散強(qiáng)化共同作用,提高了材料表面的強(qiáng)韌性,從而提高了材料表面的耐熱疲勞性能。裂紋在等離子表面強(qiáng)化處理后的試樣中出現(xiàn)曲折分叉擴(kuò)展表明硬化層內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)有利于抑制裂紋的生長(zhǎng)。

5、r>　　3)9Cr3MoNiV冷軋輥鋼表面合金化處理后的強(qiáng)化層分區(qū)與熱軋輥表面合金化處理類似,其合金化層主要由針狀馬氏體與未轉(zhuǎn)變的殘余奧氏體以及彌散分布的碳化物顆粒組成。能量密度小的時(shí)候,搭接區(qū)的組織形態(tài)為回火馬氏體+索氏體+碳化物顆粒,當(dāng)能量密度增大,其合金化層表層出現(xiàn)枝晶形態(tài)的馬氏體組織,枝晶形態(tài)在搭接區(qū)被破除,但相組織仍然為針狀馬氏體。硬化層深隨等離子束能量密度增加而增加,顯微硬度變化趨勢(shì)與此相反。經(jīng)過等離子束合金化處理的試樣,其

6、馬氏體組織明顯細(xì)化,并發(fā)生晶格畸變,這是由于碳及其他合金元素過飽和固溶于馬氏體相的緣故。
　　4)經(jīng)過等離子束合金化處理的試樣在磨損試樣中的磨損形式主要是磨粒磨損。其摩擦磨損性能較之基材試樣有一定改善,合金化層顯微硬度的提高和晶粒細(xì)化、合金碳化物對(duì)摩擦犁削作用的抑制是合金化層摩擦磨損性能提高的主要原因。
　　5)經(jīng)過等離子束表面合金化處理的試樣,其極化曲線與原始試樣特征差別不大,陽極都表現(xiàn)出材料的活化極化過程。經(jīng)過等離子束合