各类轧辊中的金相组织结构特点

时间：2016-12-31 作者：91再生 来源：91再生网

各类轧辊中的金相组织结构特点

 

金相分析在材料研究领域占有十分重要的地位，是金属材料试验研究的重要手段之一，采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。将图像处理系统应用于金相分析，具有精度高、速度快等优点，可以大大提高工作效率。主要利用金相显微镜来观察为之分析而专门制备的金相样品，通过放大几十倍到上千倍来研究材料组织的方法。现代金相显微分析的主要仪器为：光学显微镜和电子显微镜两大类。

 

一、金相分析的理论基础

 

1、金相分析的理论基础

 

金属和合金在固态时，通常就是那种原子在三维空间中有规则作周期重复排列的物质，也就是说，在金属和合金中，原子的排列都是有规律的，而这种周期性排列称为晶体。晶体按照晶胞的形态不同可分为体心立方晶胞、面心立方晶胞和密排六方晶胞。实际中的晶体由理想晶体和晶体缺陷共同组成。晶体缺陷是指实际晶体中存在着偏离（破坏）晶格周期性和规则性的部分，一般分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。

 

在合金中有两类基本的相结构，固溶体和金属间化合物。组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的，且结构与组元之一相同的固相称为固溶体，有置换固溶体，间隙固溶体。金属间化合物是合金的组元相互作用而形成的具有金属特性，而晶格类型和特性又完全不同于任一组元的化合物一中间相。金属化合物的晶格类型与组成化合物各组元的晶格类型完全不同，一般可用化学分子式表示。

 

2、钢材中常见的金相组织

 

(1) 铁素体。碳溶于仅一 F e晶格间隙中形成的间隙固溶体称为铁索体，用符号 F表示。 其组织和性能与纯铁相似，具有良好的塑性和韧性，而强度 与硬度较低。

 

(2) 奥氏体。碳溶于，y — F e晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用符号 A表示。其强度和硬度比铁素体高，但塑性和韧性仍良好，并且无磁性。

 

(3) 渗碳体。渗碳体是碳和铁以一定比例化合成的金属化合物，用分子式  表示。硬度高( HBW=800) ，塑性和冲击韧度几乎为零，脆性很大。

 

(4) 珠光体。由铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体，用符号P表示。其力学性能介于铁索体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。

 

(5) 马氏体。碳在仅—中的过饱和固溶体称为马氏体。马氏体有很高的强度和硬度，但塑性很差，几乎为零，用符号 M表示，不能承受冲击载荷。

 

(6) 贝氏体。贝氏体是铁索体和渗碳体的机械混合物，介于珠光体与马氏体之间的一种组织，用符号 B表示。根据形成温度不同，分为粒壮贝氏体、上贝氏体( B上) 和下贝氏体( B下) 。粒状贝氏体强度较低， 但具有较好的韧性；下贝氏体既具有较高的强度又具有良好的韧性；上贝氏体的韧性最差。

 

(7) 魏氏组织。它是一种过热组织，由彼此交叉约6 0。的铁素体针片嵌入钢的基体而成。粗大的魏氏组织使钢材的塑性、韧性下降，脆性增加。

 

(8) 莱氏体。莱氏体是铁碳合金中的共晶混合物，即碳的质 量分数( 含碳量)为4-3%的液态铁碳合金，在l480℃时， 同时从液体 中结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物称为莱氏体，用符号 L d表示。由于奥氏体在7 2 7℃时转变为珠光体，故在室温时莱氏体由珠光体和渗碳体组成。为区别起见将 7 2 7℃以上的莱氏体称为高温莱氏体( L d ) ，727℃以下的莱氏体称为低温莱氏体( L，d ) 。莱氏体的性能与渗碳体相似，硬度很高塑性差。

 

二、不同材质轧辊的金相组织

 

轧辊按照制造工艺分为铸造轧辊和锻造轧辊，锻造轧辊主要应用于冷轧、硅钢等轧制线，铸造轧辊则主要应用于热轧区域。离心铸造是将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液在离心力的作用下充满铸型和形成铸件的技术和方法。离心辊一般由3部分组成：工作层、结合层和芯部。工作层硬度要求较高以保证轧辊的耐磨性；轧辊芯部要求具有高的抗拉、弯曲性能及轧辊轴芯铸造组织致密无缺陷，以承受高轧制负荷，实现安全轧；结合层则是铸辊制造中的难点和重点，位于芯部和工作层之间，起到两者结合的作用，保证两者优势的有效结合。

 

1、高镍铬离心铸造轧辊

 

工作层金相组织：贝氏体+碳化物+石墨；结合层：不允许有异常聚集或异常板条状碳化物；芯部为高强度球墨铸铁。

 

球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，具有较高的抗事故性。工作层基体组织中存在较大数量的碳化物，因此有较高的耐磨性，基体组织中石墨的存在，使其具有良好的抗热烈性

 

2、高铬铁离心铸造轧辊

 

工作层金相组织：回火马氏体 + M7C3碳化物；结合层：不允许有异常聚集或异常板条状碳化物；芯部为高强度、高韧性球墨铸铁。

 

由于基体中存在板条状的Cr7C3型共晶碳化物、菊花状的Mo2C型共晶碳化物和颗粒状的Cr23C6型二次碳化物，高铬铸铁轧辊具有优异的抗耐磨性能

 

3、高速钢铸造轧辊

 

工作层金相组织：回火马氏体 + MC、M2C、M6C 等碳化物；结合层：不允许有异常聚集或异常板条状碳化物；芯部为高强度、高韧性球墨铸铁。

 

高速钢轧辊不仅具有高的抗热裂性，同时其高的耐磨性及红硬性可大大延长轧辊寿命，提高轧材质量。

 

4、Cr5锻造轧辊

 

Cr5冷轧辊是含铬量5%左右的新材质冷轧辊，以M7C3类型碳化物为主，Cr5材质轧辊由于基体的固溶强化效果提高了基体强度指标，工作层则通过合理科学的热处理工艺获得深淬硬层。

 

锻钢系轧辊通过冶炼、锻造、热处理，使轧辊辊身工作层具有均匀一致高硬度、高耐磨性和优良的抗事故能力，同时保证轧辊辊颈和辊身芯部具有一定的强度和高的韧性。锻钢轧辊具有的这一独特性能，使其在冷轧以及有色轧制方面，有着铸造轧辊不可替代的优势。

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