淬火温度对Cr5支承辊用钢组织和摩擦磨损性能影响

运用扫描电子显微镜和洛氏硬度计研究了Cr5支承辊用钢不同热处理状态下的显微组织和洛氏硬度。结果表明,调质处理后Cr5钢组织得到明显改善(回火索氏体),细小弥散分布的碳化物取代尺寸较大不规则的碳化物;淬火后试样组织为马氏体,碳化物几乎全部溶入基体,硬度随淬火温度提高而增加(由51.6 HRC增加到58.1 HRC);回火后,Cr5钢中有细小碳化物析出,且弥散分布,淬火温度较高(1050℃、1025℃)时,组织依然保留马氏体结构(回火马氏体),温度较低(1000℃)时,组织为回火索氏体,其硬度与回火前变化趋势相同(由51.4 HRC增加到54.4 HRC)。在所选定的淬火温度下,随着淬火温度的升高,硬度值增大,磨损量减小,磨损严重程度降低,耐磨性较好。

Cr5支承辊堆焊层的组织及性能

对大型支承辊辊身进行堆焊再制造,一方面可以提高支承辊工作层的使用寿命,降低辊耗,另一方面可以实现不同硬度工作层的快速修复,减少所需备件,具有重大的经济意义。本研究采用埋弧堆焊的方法对大型Cr5支承辊的辊身进行再制造,采用硬度测试、拉伸试验、扫描电镜断口形貌观察以及金相组织观察等方法研究了Cr5支承辊辊身堆焊层的组织及性能。试验结果表明:Cr5支承辊辊身埋弧堆焊层的抗拉强度较高,达1 400 MPa以上;堆焊层的面层组织为马氏体+残余奥氏体,底层的组织为铁素体+回火索氏体。综合分析,此大型Cr5支承辊辊身堆焊工艺的组织及性能满足产品使用要求。

Cr5支承辊表淬过程数值模拟参数优化及应用

以Cr5支承辊为研究对象,通过测量表淬过程中的实测温度场,并基于实测温度场对表淬过程中的数值模拟参数优化后,利用数值模拟的方法研究了表淬工艺参数(预热温度、升温速度、冷却速度等)对支承辊工作层硬度降的影响,为Cr5支承辊在实际生产中减小工作层硬度降提供了一种解决思路。

我国Cr5系钢支承辊工艺研究进展

Cr5系支承辊因具有良好的淬透性和耐磨性、硬化层深度深、耐事故性好而具有广阔的应用前景。基于国内对大型支承辊所做的工作,综述了Cr5型支承辊的发展现状,重点从制造工艺和热处理两方面进行阐释,并展望了支承辊未来的研究方向。

Cr5锻钢支承辊不同压下量数值模拟与分析

通过DEFORM-3D数值模拟软件,对105t Cr5锻钢支承辊锻坯进行了两种不同压下量工艺方案的数值模拟,对比分析了其对拔长过程中的损伤值和等效应变的不同影响,以及模拟了拔长后锻坯偏析带的分布状况,为今后的生产工艺改进提供更加合理的科学依据。

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。

调质前后Cr5锻钢支承辊碳化物

运用SEM和TEM研究了Cr5锻钢支承辊调质处理（970℃淬火＋540℃回火）对碳化物形貌和类型的影响，并通过热力学理论计算了该工艺下的碳化物形成及其转变过程中的△H和△G。结果表明：调质处理前，基体组织为珠光体，碳化物尺寸约为700～800nm，复杂六方点阵的M7C3和复杂立方的M23C6分别与α-Fe具有（1120）k/／（011）a、[0001]k//[011]a和（511）k//（011）a、[116]k//[011]a。晶体学位向关系；调质处理后，基体组织为回火索氏体、少量回火马氏体，并伴有未溶碳化物，碳化物尺寸明显减小，约为200nm，其类型转变为正交点阵的M7C3碳化物，与α—Fe晶体学位向关系为（113）K//（200）a、[512]k//[011]a；此外，该工艺下碳化物生成和转变的△H和△G计算值均小于零。

调质工艺对Cr5钢支承辊组织和性能的影响

对由Cr5支承辊(锻后热处理态)截取的冲击试样进行不同回火温度的调质处理。运用扫描电子显微镜和洛氏硬度计对冲击后试样进行断口、金相显微组织(调质处理前后)的观察和硬度检测。结果表明,调质处理后试样的显微组织得到显著改善,与锻后热处理态相比,调质处理后组织中的碳化物更加细小,并且弥散分布于基体上;随回火温度的升高,碳化物有聚集粗化倾向;断口形貌由准解理和撕裂棱向韧窝过渡;冲击吸收能量升高,硬度降低。回火温度为540℃左右时,Cr5钢材料有较好的综合力学性能。

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。

冷却速度对支承辊用Cr5钢显微组织与力学性能的影响

采用金相显微镜、维氏硬度计、拉伸试验机、夏比摆锤试验机等,研究了冷却速度对支承辊用Cr5钢显微组织与力学性能的影响。结果表明,随着冷却速度的降低,组织中珠光体含量不断增加,试样强度和硬度逐渐下降,塑韧性相近。冷却速度≥3℃/min时,组织中珠光体体积分数≤30%,抗拉强度≥1025 MPa、屈服强度≥750 MPa、硬度≥45 HS、冲击吸收能量≥40 J。生产试验表明,采用强风冷冷却的热处理可使辊颈表面至一定深度处的力学性能达到油冷的效果,完全满足支承辊辊颈的力学性能要求。