热处理对轧机导辊用白口铸铁组织和性能影响的研究

发布时间：2017-07-25 21:01

  本文关键词：热处理对轧机导辊用白口铸铁组织和性能影响的研究

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【摘要】：线材轧机工作过程中,轧机导辊处于高温、高速的轧制环境,这对轧机导辊的高温抗氧化性、热硬性、耐磨性、抗热疲劳性等提出了较高的要求,铬系白口铸铁作为性能优良的抗磨材料常用于制备轧机导辊零件。在轧机导辊的制备过程中,首先需要进行退火热处理,改善其切削加工性能；为满足轧机导辊服役过程中对组织和性能的要求,则需经过必要的淬火以及回火热处理。本文以Cr13%白口铸铁轧机导辊为研究对象,首先取样研究了导辊铸态的组织和性能,针对铸态组织的特征,探究了不同退火热处理工艺对其组织和性能的影响,在此基础上确定了合理的退火热处理工艺；随后探究了不同的淬火以及回火热处理工艺对其组织和性能的影响,以期获得较高的硬度和较好的韧性；最后探究了该白口铸铁的高温抗氧化性。具体的主要结论概括如下：1、对铸态基体组织主要为奥氏体、硬度值为52.56HRC的Cr13%白口铸铁,为了改善其切削加工性能,详细地研究了三种退火热处理工艺对其组织和性能的影响。研究结果表明,经退火工艺C(850℃×2h+600℃×15h)退火热处理后得到珠光体基体+碳化物(共晶、二次)的微观组织,宏观硬度值明显下降到39.54HRC。此时,该白口铸铁具有良好的切削加工性能。2、为保证导辊的工作性能,需要对合理退火后的Cr13%白口铸铁进行淬火+回火热处理。对多组的试验结果分析表明,该材质的最佳淬火+回火热处理工艺为980℃×1h空淬+300℃×3h空冷。处理后的组织为回火马氏体基体+共晶碳化物和少量的二次碳化物,宏观硬度值大于60HRC、冲击韧性值不低于4J/cm2,该材质具有最佳的组织和良好的综合力学性能。3、不同的温度下、不同铬含量的白口铸铁高温抗氧化性试验结果表明,随着温度的上升,白口铸铁高温氧化增重增加、氧化程度加剧、高温抗氧化性明显下降；随着铬含量的增加,其高温氧化增重降低、氧化程度降低、高温抗氧化性显著增强。综上所述,热处理工艺可以显著改善Cr13%白口铸铁的组织和性能。采用合理的退火处理工艺能使白口铸铁具有良好的切削加工性能；然后再进行恰当的淬火+回火热处理,可以获得硬度和韧性俱佳的Cr13%白口铸铁,满足轧机导辊对工作性能的要求；高铬白口铸铁的含铬量及工作温度是影响其高温抗氧化性的重要因素,其中工作温度是更为重要的因素。因此,本文的研究内容和结果对铬系白口铸铁轧机导辊的生产和使用都有重要的意义。
【关键词】：轧机导辊 热处理 组织 硬度 高温抗氧化性
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333;TG163
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 引言15-16
• 1.2 轧机导辊的工作条件与性能要求16
• 1.3 轧机导辊的失效形式及成因分析16-18
• 1.3.1 高温磨损失效17
• 1.3.2 热裂纹失效17
• 1.3.3 粘钢失效17-18
• 1.4 轧机导辊材料的发展及现状18-19
• 1.4.1 镍基/钴基合金导辊18
• 1.4.2 轴承钢导辊18
• 1.4.3 钢结硬质合金导辊18-19
• 1.4.4 白口铸铁导辊19
• 1.5 铬系白口铸铁轧机导辊的热处理19-23
• 1.5.1 铬系白口铸铁轧机导辊热处理的必要性19-20
• 1.5.2 铬系白口铸铁轧机导辊的热处理20
• 1.5.3 退火热处理20-21
• 1.5.4 淬火热处理21-22
• 1.5.5 回火热处理22-23
• 1.5.6 其他热处理23
• 1.6 本文研究的目的、意义及主要内容23-25
• 第二章 试验过程及试验方法25-31
• 2.1 铸态试验试样的成分测定25
• 2.2 试验试样的热处理加工25-27
• 2.2.1 退火热处理25-26
• 2.2.2 淬火+回火热处理26-27
• 2.3 铬系白口铸铁的高温抗氧化性27
• 2.4 试验设备及仪器27
• 2.5 试样组织形貌观察及性能测定27-29
• 2.5.1 金相组织观察27-28
• 2.5.2 洛氏硬度性能测定28
• 2.5.3 冲击韧性性能测定28-29
• 2.5.4 高温氧化增重量测定与SEM氧化形貌观察29
• 2.6 试验工艺技术路线29-31
• 第三章 退火热处理对轧机导辊组织和性能影响的研究31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 试验材料及成分分析31-34
• 3.2.1 铬和碳元素对组织和性能的影响32-33
• 3.2.2 其他元素对组织和性能的影响33-34
• 3.3 试样铸态组织和性能的研究34-35
• 3.4 退火热处理对试样组织和性能影响的研究35-39
• 3.4.1 试样退火热处理工艺的制定35-36
• 3.4.2 试样退火热处理的试验结果及分析36-39
• 3.5 本章小结39-41
• 第四章 淬火+回火热处理对轧机导辊组织和性能影响的研究41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 淬火保温时间对试样组织和性能影响的研究41-44
• 4.2.1 淬火保温时间对试样宏观硬度值的影响42-43
• 4.2.2 淬火保温时间对试样微观组织的影响43-44
• 4.3 淬火温度对试样组织和性能影响的研究44-48
• 4.3.1 试样淬火热处理工艺的制定44-45
• 4.3.2 淬火温度对试样宏观硬度值的影响45-46
• 4.3.3 淬火温度对试样微观组织的影响46-48
• 4.4 回火温度对试样组织和性能影响的研究48-53
• 4.4.1 试样回火热处理工艺的制定49
• 4.4.2 回火温度对试样宏观硬度值的影响49-50
• 4.4.3 回火温度对试样冲击韧性的影响50-51
• 4.4.4 回火温度对试样微观组织的影响51-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第五章 探究铬系白口铸铁的高温抗氧化性55-63
• 5.1 引言55
• 5.2 铬系白口铸铁的高温氧化机理55-56
• 5.3 不同高温温度对铬系白口铸铁高温抗氧化性影响的研究56-59
• 5.3.1 氧化增重量的测定和分析56-57
• 5.3.2 氧化形貌的观察和分析57-59
• 5.4 铬含量对铬系白口铸铁高温抗氧化性影响的研究59-62
• 5.4.1 氧化增重量的测定和分析59-61
• 5.4.2 氧化形貌的观察和分析61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 全文总结及展望63-65
• 6.1 本文主要研究内容及结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69

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