[发明专利]一种离心铸造高硼高速钢

说明书

针对高速钢轧辊生产成本高的问题，设计一种离心铸造高硼高速钢。铸态高硼高速钢辊环组织由马氏体、少量残余奥氏体及硼碳化物组成，硼碳化物由M₂(B,C)，(W,Mo)₂(B,C)，M₃(B,C)以及M₂₃(B,C)₆组成，呈鱼骨状、筛网状和块状沿晶界分布；快速冷却下，辊环径向上合金元素无偏析。经1050℃水淬后，共晶硼碳化物形貌和分布没有变化，部分二次硼碳化物溶解，局部有断网现象，基体中出现细小、弥散的二次析出物，经525℃回火后数量明显增加。处理后，硬度达到60.8HRc，冲击韧性可达到8.4J/cm²。

所属技术领域

本发明涉及一种合金高速钢材料，尤其涉及一种离心铸造高硼高速钢。

背景技术

高速钢轧辊具有较好的热稳定性，良好的淬透性、耐磨性等优点，被广泛应用于热轧带钢、冷轧带钢和高速线材轧机等。但是高速钢轧辊含有较多的钨、钼、钒、钴、铌等价格昂贵的合金元素，增加了生产成本，导致市场竞争力差；易偏析、晶界龟裂和磨削加工困难等缺点限制其更好的推广。

在资源日益枯竭的背景下，用低合金高速钢代替高合金高速钢，用廉价合金元素部分取代昂贵的合金元素，成为了高速钢轧辊材质发展的趋势。我国硼含量丰富，而铌、钴资源短缺，采用离心铸造方法制备高硼高速钢轧辊，可以减少贵重合金元素的加入量，降低轧辊的生产成本，还能有效提高轧辊的使用性能。

发明内容

本发明的目的是为了改善高速钢轧辊的硬度及冲击韧性，设计了一种离心铸造高硼高速钢。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

离心铸造高硼高速钢的制备原料包括：高硼高速钢的化学成分（质量分数，%）为C0.5，B1.2，W0.9，Mo1.3，V0.8，Cr4.8，Si＜0.8，Mn＜0.8，Fe为余量。

离心铸造高硼高速钢的制备步骤为：采用100kg中频感应炉熔炼，先加入废钢、生铁、铬铁、钨铁、钼铁，待炉料熔清后，加入钒铁，当温度达到1500℃左右时，经造渣，扒渣，加入0.15%铝进行终脱氧，最后加入硼铁合金。硼铁偏析严重，使用时采用多块硼铁破碎，且硼铁加入前需在300℃的温度下烘烤约1h。铁液出炉温度为l550℃左右，浇注温度为1450-1480℃，离心机转速为1000-1050r/min，采用锆英粉涂料，金属模具预热温度为200℃，采用空冷方式制备出外径为200mm、内径为120mm、高为150mm的辊环。

离心铸造高硼高速钢的检测步骤为：金相试样制备采用常规方法，用4%的硝酸酒精浸蚀，借助Image J图像分析软件对硼碳化物硬质相进行体积分数计算和分析；借助Leica光学金相显微镜、S-3400N扫描电子显微镜观察显微组织，能谱仪(EDS)对硼碳化物硬质相和基体进行能谱分析；利用直读光谱仪测量不同径向处合金元素的含量；X射线衍射仪(XRD)对高硼高速钢辊环试样铸态和热处理后的物相进行定性分析，具体参数为：Cu-Kα辐射，管流200mA，管压40kV，扫描速度1^。/min，10^。-90^。耦合连续扫描，步进0.02^。。

所述的离心铸造高硼高速钢，铸态高硼高速钢辊环组织由马氏体、少量残余奥氏体和硼碳化物组成；硼碳化物由M₂(B,C)，(W,Mo)₂(B,C)，M₃(B,C)以及M₂₃(B,C)₆组成，沿晶界呈连续网状分布。

所述的离心铸造高硼高速钢，快速冷却下，合金元素在辊环径向上无偏析。由于冷却速度沿径向变化，硼碳化物的体积分数沿径向距离的增加而递增，并呈现出减缓的趋势。