刘小川

摘要：针对一种新型支承辊用钢，采用膨胀法在L78 RITA型淬火相变仪上测定了其连续冷却转变的膨胀曲线，结合显微组织和硬度，获得了每个冷速下对应的相变点温度。结果表明，在1-5℃/min的冷速范围内，为高温转变的铁素体和珠光体以及中温转变贝氏体组织；冷速继续增加至8℃/min，组织中出现马氏体；当冷速大于40℃/min时，组织中完全为马氏体。随着冷却速度的增大，硬度值也逐渐增大，这为制定合理的热处理工艺提供了依据。

关键词：支承辊用钢；连续冷却转变曲线；显微组织

近年来，随着轧机向大型化、高速化和自动化的方向发展，对其支承辊的质量要求也越来越高，大型支承辊市场需求量逐年增大。支承辊是轧机上承载工作辊碾压钢坯的重要部件，在轧制过程中，支承辊虽然不与轧制钢坯直接接触，但要承受巨大的轧制力作用。另外，由于工作辊的反复启动、旋转、制动，也使支承辊承受周期性变化的应力，还承受巨大的冲击力，工作条件极其恶劣。为了保证轧机安全可靠地运行，要求在合理设计支承辊化学成分和控制冶金质量的同时，更加严格地控制热加工后的热处理工艺制度，建立起冷速一组织一性能之间的对应关系，确保支承辊质量。

本文利用L78 RITA型淬火相变仪测定了一种新型支承辊用钢在不同速度连续冷却时的转变曲线，得到过冷奥氏体连续冷却转变CCT曲线，并结合金相法和硬度进行分析和验证，通过CCT曲线可以确定临界冷却速度，为热处理工艺的制定提供参考。

1過冷奥氏体连续冷却转变曲线的测定

1.1实验原理

本文主要采用膨胀法并结合金相硬度法来测得新型支承辊材料的CCT图。膨胀法是利用膨胀仪，先将试样加热使其奥氏体化，然后分别设置不同冷却速度，同时进行膨胀量的测定，把测得的膨胀曲线上的转折点（即转变开始点和终止点）标记在“温度

时间”对数坐标图上，并观察冷却后的金相组织。经过对各条膨胀曲线上的转折点和对应金相组织作分析后，将各物理意义相同的点连接起来，就得到了此种材料的CCT图。

1.2实验方法

实验所用材料取自实验室冶炼支承辊试验锻件。用膨胀法在DIL-801型热膨胀仪上测定该钢的临界点Ac1和Ac3，做两次实验以求得平均值；以此为基础，在L78-RITA型淬火相变仪上测定该钢种的过冷奥氏体连续冷却转变曲线。奥氏体化温度保温一定时间，按不同冷却速度（1℃/min-120℃/min）冷却到室温，采集冷却全过程温度膨胀曲线。利用LEICA DM4000M型正式光学显微镜观察转变产物的显微组织，并利用Tukon 2100B型维氏硬度计测定组织硬度（HV3）。

2实验结果与分析

2.1临界点

升温速率为2.5℃/min，测得实验用钢加热时的临界点为：Ac1=799℃，Ac3=854℃。

2.2显微组织

通过实验用钢不同冷速冷却后的金相组织可以看出，随着冷却速度的增加，实验用钢的组织依次表现为珠光体、贝氏体和马氏体。当冷速小于1℃/min时，组织为珠光体+铁素体，当冷速大于1℃/min，开始出现贝氏体；冷速继续增加至5℃/min，大部分组织为贝氏体，高温转变趋近消除；冷速大于8℃/min时，组织中出现马氏体，其比例随着冷速的增大而增多；当冷速大于20℃/min时，组织中马氏体所占比例超过贝氏体；当冷速大于40～C/min时，组织中全部为马氏体。按最大冷却速度得到马氏体转变点为：Ms=310℃。

2.3C.C.T.图的绘制

根据不同冷速的膨胀曲线结合金相组织，确定冷却过程中的相变温度。如图1所示。冷却曲线下端标注对应的冷速和按此速度冷却后组织（即最终转变产物）的维氏硬度值（HV3）。

2.4实验结果分析

结合金相组织图片和硬度数据可以看到，当冷速在1-5℃/min时，同时发生高温转变和中温转变，组织中存在珠光体+铁素体+贝氏体，并且随着冷速的增加，贝氏体所占比例逐渐增加，硬度值也表现出这一点；当冷速达到5-8℃/min时，组织中主要为贝氏体，且随冷却速度增加，贝氏体中的铁素体板条片变窄，碳化物也变细，位错密度随冷却速度的增加而增大，这与硬度增大结果相一致。从冷速为8℃/min起有马氏体出现，贝氏体逐渐减少，硬度上表现为从冷速为8℃/min起迅速增大，直至冷速达到40℃/min；当冷速大于40℃/min时，得到组织全部为马氏体，硬度也不再增大。所以硬度的总体变化趋势是随冷却速度的增大而逐渐升高的”。

实际生产中作为轧机支承辊用钢，其使用特点决定其应具有高的强度，稳定的刚性，较深的淬硬层，满足耐磨使用性。其理想的金相组织为回火马氏体+颗粒状碳化物，此种组织具有较高的耐磨性和抗疲劳性能等。

3结论

3.1测得临界点Ac1=799℃，Ac3=854℃，Ms=310℃，并绘制该种材料C.C.T.图。为此种材料的热处理工艺的制定及数值模拟提供了依据。

3.2测得此种材料获得完全马氏体的临界冷却速度为40℃/s左右，具有良好淬透性。