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摘要：利用LINSEISR．I．T．AL78淬火式膨脹儀，測定了高鉻鍛鋼軋輥在1030℃奧氏體化后以不同速率冷卻時的相變膨脹曲線，采用膨脹法結合金相檢驗和硬度測試測定了高鉻鍛鋼軋輥的臨界點溫度，用Origin軟件繪制了高鉻鍛鋼軋輥的連續冷卻轉變（cct）曲線，并對其結果進行了分析。結果表明：高鉻鍛鋼軋輥的CCT曲線上存在珠光體、貝氏體和馬氏體3個相變區，且這3個相變區完全分離；當冷卻速率≥1℃•s－1時，組織為單一馬氏體相變組織，且馬氏體轉變開始溫度Ms隨著冷卻速率的增大而降低。

關鍵詞：高鉻鍛鋼軋輥；CCT曲線；顯微組織；顯微硬度

鍛鋼冷軋輥主要用于冷軋板材的軋制，在軋制過程中軋輥的服役條件比較苛刻。同時，冷軋板材的質量要求較高，為了保證冷軋板材的質量，必須提高冷軋工作輥的性能，如高而均勻的硬度和淬硬層深度、高的耐磨性以及抗事故能力等，這在很大程度上取決于熱處理工藝。連續冷卻轉變（CCT）曲線在軋輥的熱處理工藝中具有重要作用，為此筆者對高鉻鍛鋼軋輥的CCT曲線及其組織轉變進行了研究，為優化生產工藝、提高軋輥性能提供基礎數據。

1試樣制備與試驗方法

試驗材料為高鉻鍛鋼軋輥，其化學成分（質量分數／％）為：0．99C，0．71Si，0．25Mn，0．006P，0．003S，9．80Cr，0．79Ni，0．63Mo，0．35V；原始顯微組織為珠光體＋碳化物。試樣尺寸為3mm×10mm。采用LINSEISR．I．T．AL78淬火式膨脹儀進行試驗。首先以10℃•s－1的速率將試樣加熱升溫到500℃，然后再以1℃•s－1的速率將試樣加熱升溫到試驗鋼奧氏體化溫度1030℃，保溫20min后分別以不同冷卻速率冷卻，12個試樣的冷卻速率分別為10，5，3，1，0．8，0．5，0．3，0．2，0．1，0．08，0．05，0．03℃•s－1。膨脹儀測定后試樣經鑲嵌、磨拋后用體積分數為6％的硝酸酒精溶液浸蝕，用Zeiss光學顯微鏡觀察不同冷卻速率試樣的顯微組織。用HXS－1000A型顯微硬度計測定不同冷卻速率試樣的基體顯微硬度，載荷為0．98N（0．1kgf），加載保持時間為10s。將試樣冷卻過程中的膨脹量和溫度原始數據繪制出膨脹量－溫度曲線，再用切線法［1］確定相變開始溫度及結束溫度，然后以溫度為縱坐標，時間對數為橫坐標，用Origin8．0計算機軟件繪制試驗高鉻鍛鋼軋輥的CCT曲線［1］。

2試驗結果與討論

2．1不同冷卻速率下的膨脹曲線

當冷卻速率為10℃•s－1和1℃•s－1時，試驗高鉻鍛鋼軋輥的膨脹曲線從奧氏體化溫度1030℃開始連續冷卻至室溫，只發生了馬氏體轉變，冷卻速率為10℃•s－1時的馬氏體轉變開始溫度為222．9℃，冷卻速率為1℃•s－1時的馬氏體轉變開始溫度為289．7℃；當冷卻速率為0．2℃•s－1時，膨脹曲線開始出現兩處明顯的膨脹點，即珠光體轉變點和馬氏體轉變點，相變開始溫度分別為714．5℃和281．1℃，但是從顯微組織上判定冷卻過程中還出現了貝氏體轉變，只是轉變點不太明顯；在冷卻速率為0．1℃•s－1的冷卻過程中發生了珠光體轉變和貝氏體轉變，珠光體轉變開始溫度為753．9℃，貝氏體轉變開始溫度為391．0℃；在冷卻速率為0．05℃•s－1和0．03℃•s－1的冷卻過程中都出現了一處明顯的膨脹點，相變開始溫度分別為766．8℃和730．73℃，但從顯微組織上判定冷卻過程中還有貝氏體轉變，只是轉變點不明顯。

2．2不同冷卻速率下的轉變產物

可見冷卻速率≥1℃•s－1時的顯微組織為馬氏體＋殘余奧氏體＋碳化物；冷卻速率為0．2℃•s－1和0．3℃•s－1時的顯微組織為珠光體＋貝氏體＋馬氏體＋殘余奧氏體＋碳化物；冷卻速率＜0．2℃•s－1時的顯微組織為珠光體＋貝氏體＋碳化物。2．3連續冷卻轉變曲線通過分析不同冷卻速率下的膨脹曲線。相變區域有珠光體（P）、貝氏體（B）和馬氏體（M）3個相變區，且珠光體區、貝氏體區和馬氏體區這3個區域完全分離。冷卻速率為0．2℃•s－1是一個臨界速率：當冷卻速率小于0．2℃•s－1時，只有珠光體相變和貝氏體相變；當冷卻速率等于0．2℃•s－1時，發生了馬氏體相變，且有珠光體相變和貝氏體相變。當冷卻速率為1℃•s－1時，只有單一馬氏體相變，且隨著冷卻速率的增大，馬氏體轉變開始溫度Ms降低。珠光體轉變的特點是轉變溫度較高，冷卻速率較慢。貝氏體轉變是鋼經奧氏體化后，在冷卻到介于珠光體轉變和馬氏體轉變的中溫區域內發生的半擴散型轉變［2］。由于該高鉻鍛鋼軋輥中含有大量鉻元素，使貝氏體轉變溫度范圍下降，而珠光體轉變溫度范圍上升，從而使該鋼的珠光體轉變區和貝氏體轉變區完全分離［3－7］。冷卻速率增大，過冷度和相變驅動力增大，使得相變的自由焓差增大［8］。隨著過冷度的加大，晶界及位錯等處的臨界形核自由能與均勻形核時的臨界形核自由能相比逐漸變小，這就意味著隨著過冷度的加大，在晶界上越容易形核，故在冷卻過程中相變越容易在較低的溫度下進行，即導致相變點溫度降低［9］。

3結論

（1）得到了高鉻鍛鋼軋輥的連續冷卻轉變CCT曲線：冷卻速率≥1℃•s－1時的顯微組織為馬氏體＋殘余奧氏體＋碳化物；冷卻速率為0．2℃•s－1和0．3℃•s－1時的顯微組織為珠光體＋貝氏體＋馬氏體＋殘余奧氏體＋碳化物；冷卻速率為＜0．2℃•s－1時的顯微組織為珠光體＋貝氏體＋碳化物。（2）高鉻鍛鋼軋輥的連續冷卻轉變CCT曲線上存在珠光體、貝氏體和馬氏體3個相變區，且這3個相變區完全分離。（3）當冷卻速率≥1℃•s－1時，組織為單一馬氏體相變組織，且馬氏體轉變開始溫度Ms隨著冷卻速率的增大而降低。

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作者:夏新蕊 黃斌斌 單位:中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司