摘要:介紹了軋輥材料中殘余奧氏體的特點與影響因素。少量的殘余奧氏體有利于提高軋輥的整體強度和韌性?；鼗鸷蜕罾涮幚砉に嚳梢杂行У乜刂茪堄鄪W氏體量。

　　關鍵詞:軋輥;殘余奧氏體;回火;深冷處理    中圖分類號:TG1626文獻標識碼:B

Residual Austenite in the Roller and Its Disposal Method

　　Ma DongliangMa ZhenyiMa DonghuiZhang WenyingLiang Hongxing

　　Abstract.The characteristics and influence factors of residual austenite in the roller have been described. A smal amount of residual austenite is good for increasing the overall strength and toughness of roller.The tempering process and the sub-zero treatment can control the amount of residual austenite effectively.

　　Key words:roller; residual austenite; tempering; sub-zero treatment

　　1 殘余奧氏體對軋輥性能的影響

　　由于性能的需要，生產(chǎn)中需對某些軋輥進行淬火處理。淬火過程可以使軋輥的顯微組織由奧氏體轉變?yōu)轳R氏體，但是轉變并不完全。淬火結束后,組織中仍會殘留一定量的奧氏體，即殘余奧氏體。

　　殘余奧氏體是一個軟質(zhì)相，能夠降低軋輥的硬度，較多的殘余奧氏體會顯著降低軋輥的接觸疲勞壽命和耐磨性。殘余奧氏體不穩(wěn)定，達到一定溫度就會轉變?yōu)榛儑乐氐鸟R氏體，體積膨脹。產(chǎn)生很大的拉應力1，降低軋輥的尺寸精度，有時甚至會造成輥身開裂或者剝落。

　　但是少量的殘余奧氏體也有一定好處:殘余奧氏體有一定韌性，以薄膜狀了或者塊狀4存在于強度較高的馬氏體之間，能夠釋放裂紋尖端的應力,增加了裂紋擴展所需的能量，可以有效地防止裂紋的擴展，在一定程度上提高了軋輥的整體強度和韌性。

　　因此很難說殘余奧氏體到底是有害還是有益，應根據(jù)情況具體分析。

　　2 影響殘余奧氏體含量的因素

　　殘余奧氏體含量與淬火工藝有很大關系。提高淬火溫度將會增加殘余奧氏體量,但淬火溫度過高殘余奧氏體量反而減少[5]。淬火時，冷卻速度快殘余奧氏體較少，反之殘余奧氏體較多。如油淬冷卻速度較慢，其殘余奧氏體量比水淬略多:軋輥直徑較大，內(nèi)層冷卻速度慢，殘余奧氏體含量比表層略多。

　　另外，合金元素的種類和含量對殘余奧氏體含量也有很大影響。大部分合金元素能夠降低馬氏體轉變的Ms和Mf點，因此能夠增加殘余奧氏體含量,如錳、鎳增加殘余奧氏體作用較為明顯[6]。但是鉬等少數(shù)合金元素卻減少殘余奧氏體[5]。

　　3 減少殘余奧氏體的方法

　　3.1 回火

　　殘余奧氏體熱穩(wěn)定性較差，回火可使大部分殘余奧氏體轉變?yōu)闊岱€(wěn)定性更強的馬氏體?；鼗饡r,組織中各種合金元素重新排列碳化物彌散析出并產(chǎn)生二次硬化，淬火應力能夠大大降低，組織趨于穩(wěn)定。淬火溫度相同的情況下，隨著回火溫度的升高,基體中的殘余奧氏體量逐漸減少，硬度在一定范圍內(nèi)逐漸提高。實際生產(chǎn)中，高鉻鐵軋輥要經(jīng)過500℃兩次回火[2]，高速鋼軋輥要經(jīng)過多次回火[7],這樣可使殘余奧氏體充分轉變，最終含量控制在較低水平。

　　3.2 深冷

　　深冷處理是常規(guī)冷處理的延伸，是以液氮為制冷劑在低于-130℃的溫度對材料進行處理的方法8。為了防止軋輥在深冷處理時產(chǎn)生開裂并最大限度的提高軋輥的力學性能，應在深冷處理前進行一次低溫回火。

　　當溫度降至-70℃[3]以下時，軋輥中的殘余奧氏體就已經(jīng)開始發(fā)生馬氏體轉變。深冷處理會使大部分殘余奧氏體轉變?yōu)轳R氏體，可以在一定限度內(nèi)提高軋輥的硬度、接觸疲勞壽命和抗熱裂性。溫度降低過程中，馬氏體基體體積收縮，從而增強了碳原子析出的驅(qū)動力[8]。但是碳化物在低溫下不易擴散,于是便在馬氏體基體上彌散析出,從而提高了軋輥的耐磨性，軋輥中碳化物原本固溶過飽和的問題也消失。碳化物的彌散析出使得原本較大的晶粒細化，產(chǎn)生彌散強化作用，提高了軋輥的耐磨性和沖擊韌性。軋制過程中，軋輥受到很大的交變載荷，有可能出現(xiàn)塑性變形，而細小彌散的碳化物可以阻礙位錯運動，從而起到強化作用。深冷處理轉移了部分原子間的動能，從而使原子之間的結合更緊密，可以提高軋輥的強度和韌性[8]。深冷后,軋輥內(nèi)部各種應力大大降低，降低了變形、開裂的可能性。為了使殘余奧氏體向馬氏體轉變更加完全、軋輥的綜合力學性能得到更好的提升，實際生產(chǎn)中一般采用兩次深冷處理。兩次深冷后，軋輥的組織與性能基本不再發(fā)生變化。

　　3.3 未轉變的殘余奧氏體

　　經(jīng)過回火和深冷處理后，組織中仍會存在少量的殘余奧氏體。這些處于等軸壓力狀態(tài)[8]的殘余奧氏體相當穩(wěn)定,基本不會再發(fā)生轉變。軋制過程中,軋輥受到很大的交變載荷，有可能出現(xiàn)塑性變形和裂紋，這些未轉變的殘余奧氏體可以緩和應力、防止裂紋擴展。

　　4 結語

　　殘余奧氏體對軋輥材料的性能有很大影響?？梢酝ㄟ^回火或者深冷處理將其含量控制在較低水平，而較少的殘余奧氏體對軋輥又有一定的好處。因此，在軋輥的生產(chǎn)和使用過程中應當嚴格控制殘余奧氏體的含量。

　　參考文獻

　　[1]李秀芬.冷軋輥剝落原因分析[J].理化檢驗-物理分冊。2003,39(4):203-205.

　　[2]離心合鑄鐵軋輥輥身工作層剝落分析[J].理化檢驗-物理分冊200036(4):175-177

　　[3]李桂榮.淺談殘余奧氏體對鋼的性能影響[J].山西建筑2002,28(5):63

　　[4]任登義,魏星,陳立宗冷軋工作輥局部冷焊焊縫中殘余奧氏體對抗疲勞性的影響[J].機械工程學報，1998,34(3):90-95.

　　[5]嚴密，孫俊才,王春生.工藝參數(shù)對等溫淬火球墨鑄鐵殘余奧氏體量的影響[J].鋼鐵研究學報19957(6):53-57.

　　[6]馬東良,馬振義.高速鋼軋輥及其合金元素[J].大型鑄鍛件,2008(3):10-12.

　　[7]劉娣,梁從濤.大型高速鋼軋輥的研制與開發(fā)[J].河北冶金，2001(5):12-15.

　　[8]邱慶忠.深冷處理技術在金屬材料中的應用[J1.材料研究與應用,2007,1(2):150-153.

　　聲明：本文作者——馬東良、馬振義、馬東輝、張文英、梁紅星；(1.中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司技術中心河北054025；2.中建八局第一建設有限公司，山東250100；3.長沙建筑工程學校.湖南410004；4.山東黑龍石油機械股份有限公司山東262703)；由深圳德捷力深冷處理箱：m.zjysw.cn，整理發(fā)布，如有侵權聯(lián)系刪除！