热处理温度对高碳Cr5轧辊钢显微组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和维氏硬度计等研究了热处理温度对高碳Cr5轧辊钢显微组织与性能的影响。结果表明,淬火温度900~1100℃时,随着淬火温度的升高,碳化物溶解量逐渐增多,晶粒不断长大,马氏体组织逐渐粗大,硬度呈现先升后降的趋势。回火温度较低时的显微组织为回火马氏体,回火温度较高时为回火索氏体;高碳Cr5轧辊钢具有较高的回火稳定性和较好的综合力学性能。

宽厚板轧机支承辊用巨型卧式差温炉

轧辊产品使用性能特殊，要求轧辊工作层和基体具有不同的性能，为在单材质的整体锻造支承辊上同时满足这种要求，大量采用表面淬火＋回火热处理，此工序是决定支承辊工作层组织、硬度分布、应力分布和使用性能的关键，也是支承辊制造技术的核心所在。

转子用大型开合式热处理炉

我国首台核电转子制造的关键设备大型开合式热处理炉已在中国一重顺利运行多时。转子属于长轴类锻件，为防止其长期加热和淬火时的变形，使用立式加热是最佳的热处理方法。开合式热处理炉（见图1）为侧面可旋转开合的大型圆筒形热处理炉，设备大部分布置在地面，工件垂直加热结束后，使用专用吊夹具将其稍微吊起，然后平移出热处理炉，平移进入立式喷淬设备。转子整个平移过程距离和时间短，操作简便，可保证核电转子的热处理质量，极具实用性。

一种高碳Cr5轧辊钢的热变形行为研究

对一种高碳Cr5轧辊钢在变形温度900~1200℃、变形速率0.001~1s^(-1)条件下进行热压缩,通过流变曲线分析、热变形方程构建及热加工图技术等方法表征其热变形时的力学行为,并对变形后的显微组织进行观察。结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,峰值应力降低;动态再结晶程度随着应变速率的升高明显降低。上述变形条件下该钢热变形激活能为415.673kJ/mol,并获得了该钢的热变形方程、Z参数和峰值应力间的关系以及热加工图。

新型初轧辊用钢成分设计及热处理工艺

通过热力学计算分析,确定新型初轧辊材料的成分;采用光学显微镜、扫描电镜和洛氏硬度计等研究热处理温度对新型初轧辊用钢显微组织和硬度的影响。结果表明,新型轧辊材料具有更高的淬透性、耐磨性、抗热裂性等优势;随着淬火温度的升高,碳化物溶解量增多、组织粗大,硬度呈现先升后降的趋势;随着回火温度的降低,硬度逐渐升高,比普通60CrNiMo材料有较大提升。

一种核级316LN钢的相图计算与微合金化设计

用热力学方法计算了一种核级316LN钢及其在Nb、V微合金化条件下的伪二元平衡相图,研究了不同温度下钢的平衡相组成。结果表明,316LN钢中的主要析出相为Cr2N、M23C6、和相,Nb微合金化316LN钢中会形成含C的MX,有望提高材料的力学性能和耐晶间应力腐蚀性能,V微合金化316LN钢中会形成VN,但对稳定C的作用不大。

新型支承辊材料研制

研制了新型支承辊材料,并成功制造了两支支承辊。结果表明,新型支承辊材料具有较高的淬硬性、淬透性、抗回火稳定性和强韧性,工作层内为全马氏体组织,提高了支承辊耐磨性和抗接触疲劳强度。

一种含氮高铬冷轧辊用钢的热变形行为研究

对一种8%Cr冷轧辊用钢在950～1200℃以0.1～10s^(-1)的变形速率进行热压缩变形,通过流变曲线分析、动力学分析及热加工图技术等方法表征其热变形时的力学行为,并对变形后的显微组织进行观察。结果表明:Cr8N钢的加工硬化率和流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低,功率耗散百分数随着Z参数的增大而降低;上述变形条件下Cr8N钢的热变形激活能为542kJ/mol,加工硬化指数为5.25;获得了该钢的热变形方程以及Z参数和峰值应力间的关系。

淬火温度对新型支承辊用钢显微组织和硬度的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和洛氏硬度计等研究了淬火温度对新型支承辊用钢显微组织和硬度的影响规律,结果表明：经高温淬火后的组织为马氏体和细小颗粒状碳化物;随着淬火温度的升高,M7C3碳化物溶解量逐渐增加,1 050℃时碳化物基本完全溶解;淬火温度达到960℃后,残余奥氏体量随着淬火温度的升高显著增加;在880~1 100℃范围内淬火,940℃时硬度最高。

数值模拟在支承辊调质工艺优化中的应用

建立两种不同规格支承辊调质的热处理数值模型,分析不同工艺条件下温度、组织、应力分布,提出缩短调质回火保温时间的工艺优化方案,结果表明,该方案在保证支承辊热处理质量及生产安全前提下,可适当缩短调质回火保温时间,降低生产成本;生产工艺优化后,支承辊质量安全稳定。

提高支承辊辊身硬度均匀性的热处理模拟验证

采用ABAQUS软件对Cr5型支承辊进行热处理数值模拟,计算辊身肩部与中间位置的温度差异。提出对肩部充分加热、缩短空冷时间、增大肩部倒角等优化措施,并进行生产验证。结果表明,生产工艺技术优化后,支承辊辊身硬度均匀性大幅改善,提升产品质量。

宽厚板支承辊差温热处理工艺研究与生产实践

在宽厚板支承辊差温热处理加热过程中进行了实际测温及数值模拟,得到辊身不同深度处的温度场分布,确定了支承辊表面与差温炉之间的换热边界条件,制定了宽厚板支承辊生产件的差温热处理工艺。生产实践表明,采用差温热处理的厚板支承辊,硬度均匀性较高△HSD≤4,表面金相组织为性能优良的回火马氏体。

一种支承辊用高铬钢的热变形行为及其热加工图

在应变速率0．01～10s^-1、变形温度950-1200℃条件下，采用Gleeble-3500型热／力模拟试验机对一种支承辊用高铬钢进行了热压缩变形试验，研究了其热变形行为和再结晶规律，基于动态材料模型绘制热加工图。结果表明：此钢的热变形激活能为481．363kJ·mol^-1，热变形方程ε=1．0×10^18[sinh（0．0083σ）]^5.78exp[-481363／（RT）]；温度和应变速率分别为1045～1170℃，0．01～0．3s^-1及1165～1200℃，1～10s^-1的变形条件属于最佳工艺参数范围，此时的变形机制为动态再结晶，能量消耗效率可达29％以上．

大型Cr5锻钢支承辊无硬度降制造技术开发

在差温炉设备优化改造的基础上,通过运用数值模拟与试验件实际测温相结合的研究手段,优化了差温热处理工艺。进行了Cr5锻钢支承辊差温热处理生产试制,对支承辊工作层进行了组织、硬度等检测分析,结果显示实现了支承辊“无硬度降”的研究目标。

数值模拟技术在支承辊热处理中的应用

针对支承辊三个热处理阶段提出了三种减少热处理周期的工艺优化方案,利用数值模拟技术计算在三种优化热处理工艺下支承辊的温度、组织和应力场,并与原工艺进行对比。结果表明,调整回火出炉温度是可行的优化方案。实施优化方案后,未出现不合格产品。

鞍钢5.5m宽厚板轧机支承辊制造

结合鞍钢5.5 m宽厚板轧机支承辊的制造过程,介绍该支承辊生产过程中所采用的炼钢、锻造、热处理等先进工艺。检测结果表明,该产品各项性能均满足宽厚板支承辊的技术要求,达到国外同类产品水平。

新型Cr5改进型支承辊性能研究与组织分析

通过硬度、拉伸和冲击等试验方法,对Cr5改进型支承辊新材质的力学性能进行研究;并采用金相、扫描、X-射线衍射、透射等手段,对其组织进行观察分析。结果发现,该材质支承辊工作层的马氏体基体上弥散分布有大量的颗粒状碳化物,使其硬度和耐磨性均有很大程度的提高;该材质具有较高的强韧性,使用性能更加优异。

带钢轧机新材质支承辊的制造

通过成分优化和微合金化方法,对炼钢铸锭、锻造和热处理等工艺进行改进,最终研制生产出带钢轧机新材质支承辊。

铸态M2高速钢的热变形行为

用Gleeble-3500热力模拟试验机对铸态M2高速钢进行1000～1150℃及0.01～1.0 s-1的热压缩变形,获得了铸态M2高速钢的流变曲线,分析了变形后的显微组织特性。结果表明,铸态M2高速钢的流变应力和峰值应变均随变形温度的降低和应变速率的提高而增大,其热变形激活能为550.16 kJ/mol,同时得到了其热变形方程,建议其在1050～1150℃和0.01～1.0 s-1的工艺条件下进行热加工。

Cr5钢支承辊差温热处理过程的温度场数值模拟与验证

测量了Cr5钢支承辊在不同温度下的热物性参数,建立了Cr5钢支承辊差温热处理的传热分析模型。通过反传热计算确定了差温加热过程中试验件的表面换热系数。使用所建立的传热分析模型和换热系数,模拟计算了试验件差温热处理过程中的温度场分布情况。结果表明,温度计算结果与实测结果相吻合,可预测Cr5钢支承辊生产件差温热处理过程的温度场,这对控制支承辊淬硬层具有重要指导意义。