高速钢热轧工作辊组织及氧化行为研究

摘要

轧辊是钢材生产过程中主要消耗品之一，服役过程中其主要失效形式为磨损，实际上是轧辊表面氧化膜形成与磨损的动态平衡过程。当氧化膜不均匀或氧化膜厚度超过一定值以后，其力学性能降低，在机械应力与热应力的共同作用下，轧辊表面氧化膜磨损消耗量增加甚至成块剥落，这在很大程度上影响了钢材的价格和品质。
　　在轧辊氧化膜控制技术领域，我国的技术水平远远落后于国际先进水平，针对这一问题，本项目借助Thermo-Calc、金相显微镜、XRD、扫描电镜、TGA等工具和设备，对高速钢热轧工作辊工作层材质的组织和氧化行为进行了系统地研究。
　　轧辊用高速钢的组织为马氏体基体加M6C、MC、M23C6型碳化物。M6C主要为Mo的碳化物，M6C和部分MC来源于M2C的分解反应，这部分碳化物呈长条状、棒状、蜂窝状，在基体中分布不均匀；MC主要为V的碳化物，主要生成于高速钢凝固阶段，呈粒状均匀分布于基体中；M23C6型碳化物金属原子主要为Cr和Fe，主要由过冷奥氏体中析出。本文还通过计算方法得到了轧辊用高速钢在干燥空气条件下氧化增重量与温度和时间的关系，经试验验证，公式的准确性较高。
　　本课题对轧辊用高速钢在不同气氛、不同温度下经不同时间形成的氧化膜进行研究。结果表明：升高温度能显著加快轧辊用高速钢的氧化速率并影响氧化膜的性质：干燥空气气氛中，600℃条件下短时间内形成的氧化膜均匀性、平整度、致密性均好于550℃、650℃条件下经相同时间形成的氧化膜。研究还表明，在湿润空气气氛中，轧辊用高速钢的氧化速率显著加快且氧化膜更致密、力学性能更好，其中，550℃条件下形成的氧化膜性能最佳。实际生产中可以利用这一规律，合理控制轧辊表面温度，延长轧辊的使用寿命。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 轧辊失效形式及技术要求

1.3 高速钢复合轧辊

1.4 轧辊表面氧化膜的形成过程及作用

1.5 高速钢轧辊氧化膜的研究进展

1.6 本文的研究内容和意义

第2章 试验方法及材料

2.1 试验材料

2.2 试验方法

第3章 高速钢轧辊工作层组织及氧化动力学分析

3.1 引言

3.2 轧辊用高速钢的相组成

3.3 轧辊用高速钢的微观组织

3.4 分析

3.5 轧辊用高速钢的氧化动力学计算

3.6 本章小结

第4章 轧辊用高速钢氧化膜性质分析

4.1 引言

4.2 氧化增重分析

4.3干燥空气条件下的氧化

4.4 湿润空气条件下的氧化

4.5 分析

4.6 氧化膜的截面分析

4.7 氧化膜的抗剥落性能

4.8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢