0I:1013374W5sm01-06x19a04.012 第21卷第4期 北京科技大学学报 VoL21 No.4 1999年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1999 无限冷硬球铁轧辊去应力退火温度的确定 翟启杰”王溪”严奕仪”余艳卿》 北京科技大学材料科学与1程学院.北京1000832)r“州解铁集团公.广州510380 摘要通过比较无限冷硬球铁轧棍经过不同温度退火处理后组织和硬度的变化，测定了该材 质在凝固和冷却过程中的铸造应力，在此4础上提出了无限冷硬球铁轧辊去应力退火处理的 温度为400℃左行， 关键词轧棍：碰力：退火 分类号TG136.1:TGl512 受铸造上艺的影响、无限冷硬球轧辊在铸 2实验结果与分析 态且有较人的铸造成力.·般需要进行去应力 谌火处理，实践表明.去立力退火温度，不仪影响 图1为轧辊切环金相组织，表明轧辊的铸态 铸造应力的消除程度，同时对轧辊的组织和性 组织为珠光体、莱氏体和碳化物，退火温度 能产生影响，目前生产中轧辊去应力退火温度 600℃保温4h后轧辊组织没有明显变化.这说 鄙是根据生产经验确定的，缺少根据，本文实际 明，从组织稳定性角度考虑，退火温度低于600℃ 测定了不同温度热处理后无限冷硬球铁轧辊的 是安个的 组织和性能，并运用应力框测定了该材质凝尚 (@ 和冷却过程中铸造应力的变化情况，根据两方 面的结果，提出了无限冷硬球铁轧辊去应力退 火温度 1实验方法 无限冷硬球铁轧辊采用工频感应电炉熔炼 铁液，底注式常法浇注生产，轧辊工作直径为 288mm,成分见表1. 表】低铬钼无限冷硬球铁轧提化学组成 元素 C Si Mn w1%3.2-3.61.6-1.90.5-0.8s0.03 元素 S Mo Cr Mg w/%≤0.030.3-040.3-0.420.04 用车床从轧辊冷硬层切取厚度20mm,径向 尺寸为40mm的环，将环切割成若干试样，分别 10 um 在不同温度下进行退火热处理，然后观测其金 图1轧辊金相组织(a)铸态，b)600℃4b热处理后 相组织，测定其显微硬度和宏观硬度， 图2为铸态及不同热处理后轧辊切环不同 为了给去应力退火热处理提供定量依据， 位置的硬度，该图表明，轧辊的硬度由切环外测 我们采用应力框测定了该材质凝固和冷却过程 向内侧逐渐降低.经过热处理后轧辊的硬度降 应力的变化情况.测试方法见文献[]. 低，随者热处理温度提高其硬度下降幅度增大， 当热处理温度达到600℃时，硬度下降幅度较大. 1998-1012收稿和启杰男，39教授 图3是试样经过不同热处理后碳化物和珠光体
DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1999. 04. 012
Vol.21 No.4 翟启杰：无限冷球轧辊去应力退火温度的确定 。361 的显微硬度.该图表明，热处理后珠光体和碳化 1200 物的显微硬度都有不同程度的降低.由于退火 粗杆温度 粗杆应力 12 800 处理后宏观组织没有变化，可以认为，在热处理 400 过程中合金元素扩散均匀、过饱和程度降低，即 细杆温度 a 微观组织发生变化，从而导致轧辊宏观硬度的降 0 4 6801214 0 16 低.由此可见从保持硬度的角度考虑，退火温度 t/min 。细杆应力 -8 愈低愈好 图4动态铸造应力曲线 J-12 65 况.图4表明，受冷却条件和相变的影响，细杆冷 60 却过程中存在一个完全卸载（铸造应力等于零） 55 温度(a点)和一个准完全卸载（铸造应力接近于 兰 50, 零)温度(b点).从消除铸造应力的角度考虑，如 子 果退火温度选择在完全卸载温度(660℃)，铸造 一◆一铸态 应力将得到彻底的消除：如果退火温度选择在 40 --400℃4h 准完全卸载温度(380℃)以上，铸造应力将得到 35 ●一450℃/4h 30 -口600℃4h 比较彻底的消除.如果退火温度低于准完全卸 5 1015 202530 35 载温度，铸造应力消除效果将不理想. 距辊身表面距离/mm 根据上述实验结果，从兼倾组织的稳定性、 图2铸态及不同热处理态硬度 保证硬度和较大限度地消除铸造应力的角度考 1000 图珠光体 虑，无限冷硬球铁轧辊的去应力退火温度选择 口碳化物 在400℃左右比较合适. 800 3结论 600 无限冷球铁轧辊在650℃以上退火处理，其 延 400 铸造应力将得到充分消除，其宏观组织没有变 200 化，但其宏观硬度和微观硬度将有比较大的降 低.如果退火温度高于380℃，其铸造应力消除 比较充分，其宏观硬度和显微硬度降低较小，从 铸态 400450 600 热处理温度，/℃ 兼顾组织的稳定性、保证硬度和较大限度地消 图3不同热处理温度轧辊显微硬度 除铸造应力的角度考虑，无限冷硬球铁轧辊的 图4是用应力框测定的该材质动态铸造应 去应力退火温度选择在400℃左右比较合适. 力曲线，从相对冷却条件看，冷却较快的细杆相 参考文献 当于轧辊外表面，冷却较慢的粗杆相当于轧辊的 1安阁英.铸件形成理论.北京：机械工业出版社，1990. 芯部，因此该图可以反映轧辊冷却时应力变化情 238 Confirmation of Annealing Temperature to Eliminate Cast Stress of Infinitely Chilled Ductile Cast Iron Roller Zhai qijie, Wang Xi,Yan Yiyi,Yu Yanging" 1)Matenral Science and Engineering School,UST Beijing.Beijing 100083,China 2)Guangzhuo Iron and Steel Company,Guangzhuo,510380 ABSTRACT The structure and hardness of infinitely chilled ductile cast iron roller after heat treatment under different temperatures were compared and the cast stress of the alloy during solidification and coolng was de- termined.Based on these experiment results,the temperature for annealing heat treatment to eliminate cast stress is around400℃， KEY WORDS roller;stress:anneal
V bl 一 2 1 N o . 4 翟启杰 :无 限冷球 轧辊 去应 力退 火温度 的确 定 芝、招d b 的显 微硬度 . 该图表明 , 热处理 后珠 光体和 碳化 物 的显微硬度都有不 同程度 的降低 . 由于 退火 处理后宏观 组 织没 有变化 , 可 以认为 , 在热 处 理 过程 中合金元素扩 散均匀 、 过饱和 程度 降低 , 即 微观组 织发生变化 , 从而 导致轧辊宏观硬度 的降 低 . 由此可 见从保持硬度 的角度考虑 , 退火温度 愈低愈好 . 65 1一 - - - 一 ! 1 20 0 8 0 0 纽 4 0 0 0 n 曰Oùt / 亡、ùù 鉴 5 0 斗 ` 、é”甘ù一 4 侧写 3 5 3 0 一川卜- 铸态 一. - 4 0 0 ℃ z4 h - 闷卜- 4 5 0 ℃ 4/ h - O se 6 0 0 ℃ /4 h 5 1 0 1 5 20 2 5 3 0 35 距辊身表面距离/m m 图 2 铸 态及 不同热处理态硬度 一 】 l 矍I . 珠 光体 口 碳化物 况 . 图 4 表明 , 受冷却 条件和 相变的影 响 , 细杆冷 却过程 中存在一 个 完全卸载 (铸造应力等 于 零) 温度 ( a 点)和 一 个准 完全卸载 (铸造应力接近 于 零 )温度 b( 点) . 从消除铸造 应力的角度考虑 , 如 果退火温度选 择在完全 卸载 温度 ( 6 60 ℃ ) ,铸造 应力将得 到彻 底的 消 除 ; 如果 退火温度选 择在 准完全 卸载温 度 ( 3 80 ℃ ) 以 上 , 铸造应 力将 得到 比较彻底 的 消除 . 如 果 退火温度低 于准 完全卸 载温度 , 铸造应力 消除效果 将不 理 想 . 根据 上述 实验 结果 ,从兼顾 组 织的稳定性 、 保证 硬度和 较大限 度地消除铸造应力 的角度考 虑 , 无限 冷硬球铁 轧辊的去应力退 火温 度选择 在 4 0 0 ℃ 左 右 比较 合 适 . 0 n ē石乙U J 任乙, 侧彭写叫AH 铸态 4 0 0 4 5 0 6 00 热处理温度 , t/ ℃ 图 3 不 同热处理温度轧辊显微硬度 图 4 是 用应力框测 定 的该材质动态铸 造应 力 曲线 . 从相对冷却 条件 看 , 冷却较快 的细杆相 当于 轧辊外表面 ,冷却 较慢 的粗杆相 当于 轧辊 的 芯部 , 因此该图可 以反映轧辊冷却时应力变化情 3 结论 无 限冷球铁轧辊在 6 50 ℃ 以上 退火处 理 , 其 铸造 应力将得到充 分消除 , 其宏观 组 织没有变 化 , 但其宏观硬度 和 微观硬度将 有 比较大 的降 低 . 如果退火温度 高于 38 0℃ , 其铸 造应 力消除 比较充分 , 其宏观硬度和 显 微硬度降低 较小 . 从 兼顾 组 织 的稳定性 、 保证 硬度和 较 大限 度地消 除铸造应力 的角度考 虑 , 无 限冷硬球铁 轧辊 的 去 应力退火温度选择 在 4 0 ℃ 左右 比较 合适 . 参 考 文 献 1 安阁英 . 铸件 形成理论 . 北京 : 机械工业出版社 , 19 90 . 2 38 C o n if mr a ti o n o f A n n e a li n g eT m P e r a trU e t o E lim i n a t e C a s t S tr e s s o f I n if n i t e ly C h ill e d D u e t il e C a s t I r o n R o ll e r hZ a i 叮扩i e , ’ , 肠gn iX , ’ , aY n 脚尹, , uY aY n 叮i n犷 , l )M at e anr l S e i e n e e an d E n g i n e e r i n g S e h o o l , U S T B e ij in 肠B e ij i呢 10 0 0 8 3 , C h i n a Z) G u an gZ h u o I r o n an d S te e l C o m P an y , G u an g hz u o , 5 10 3 8 0 A B S T R A C T T h e s tru e trU e an d h a r d n e s s o f i n if n it e ly e h i ll e d du e t il e e a s t i r o n r o ll e r a ft e r h e at tr e a t m e nt un d e r d i fe r e nt t e m Pe r a t u r e s w e r e e o m P ar e d an d ht e e a st s tr e s s o f ht e a ll o y d丽 n g s o lid iif e a t i o n an d e o o i n g w a s d e - t e rm i n e d . B a s e d o n ht e s e e xP e ir m e n t re s u lt s , ht e t e m Pe r a t ur e fo r an e a li n g h e at etr a tm e n t t o e lim i n at e e a s t s t r e s s 1 5 a r o u n d 4 0 0℃ . K E Y WO R D S r o ll e r ; s tr e s s ; a n n e a l