免冷处理低合金深硬化层冷轧辊用锻钢

摘要

免冷处理低合金深硬化层冷轧辊用锻钢的组成成分是(重量％)：C0.75～1.05，V0.05～0.35，Cr0.75～1.35，Ca0.003～0.012，Al0.55～3.00，Mo0.25～0.65，Ce0.005～0.03。其余为Fe和不可避免的杂质，杂质按GB1299-85控制为Si≤0.40，Mn≤0.40，P≤0.03，S≤0.03。此钢种为低合金钢，淬透性好，硬化层深，硬度高，不需要冷处理，生产工艺简单，成本低。

说明书

本发明属于一种冷轧棍用钢材，特别涉及一种免冷处理低合金深硬化层冷轧辊用锻钢。

在冷轧金属板材时，轧辊会因磨损而使直径减小。为了保证轧制的金属板材厚度始终均匀一致，在生产中一般采取调整轧机上、下轧辊之间的缝隙来保证产品质量。由于轧机的调整范围较大，因而轧辊直径可使用的尺寸范围也很大。但如轧辊的硬化层深度较浅，磨损到一定程度必须把轧辊卸下来再进行淬火、回火处理后才能重新使用。因此换辊次数多，生产效率低。如果轧辊的硬化层深度增大或硬化层耐磨性提高，都可以减少换辊的频率，提高轧钢效率。

在日开昭57-47849、日开昭57-108248、日开昭63-157836专利文件中都公开了一种冷轧辊用钢材。这些钢种都是通过加入Cr、Ni、Mo等元素来改善轧辊的耐磨性和抗折性。但钢中合金元素的含量较高，特别是Cr的含量仍然较大，就必然使轧辊淬火后残余奥氏体含量较多，因而轧辊的性能仍不够理想。为了提高轧辊的性能就必须进行冷处理，这样必然带来生产工艺复杂，成本高。

在CN86104669A专利文件中也公开了一种锻造的冷轧轧辊。这种轧辊所用的钢材，虽然是通过限制Cr的含量来增加硬化层深度，但Cr的含量还仍然较高，而且硬化层只有29.6mm深。目前轧机对轧辊半经调整的尺寸范围远远大于29.6mm。这样换辊的次数还是较多，生产效率仍然较低。

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处而提供一种Cr含量低、且不含Ni的、低合金度的、不需要进行冷处理而且硬化层深的冷轧辊用锻钢。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：

免冷处理低合金深硬化层冷轧辊用锻钢的组成成分如下：(重量％)

C  0.75～1.05    V  0.05～0.35

Cr 0.75～1.35    Ca 0.003～0.012

Al 0.55～3.00    Mo 0.25～0.65

Ce 0.005～0.03

其余为Fe和不可避免的杂质，杂质按GB1299-85控制为

Si≤0.40、Mn≤0.40、P≤0.030、S≤0.030

各元素在钢中的作用如下：

a)碳含量为0.75～1.05％，较高的碳含量是为了保证淬火后马氏体有较高的硬度，另一方面要保证钢是过共析钢，淬火回火后在回火马氏体基体上有适当的碳化物，以增加钢的耐磨性。

b)Cr含量为0.75～1.35％，Cr能显著提高钢的淬透性，增加回火稳定性和淬硬层的耐磨性。但随Cr含量增加，Ms点强烈下降，使钢淬火后残余奥氏体量增加。为了不明显增加残余奥氏体量而免去冷处理，限制Cr量的上限≯1.35％。

c)Al为0.55～3.00％。Al是提高淬透性、增加硬化层深度的重要元素之一。Al的优点是在提高淬透性的同时，提高Ms点减少淬火后残余奥氏体量，是轧辊免冷处理的重要元素之一。

d)Mo含量为0.25～0.65％。Mo与Cr、Ca等元素配合，能提高钢的淬透性，从而增加硬化层深度。

e)Ca含量为0.0005～0.012％。微量Ca与Mo配合，能提高钢的淬透性，在提高淬透性的同时，提高Ms点，降低淬火后残余奥氏体量，Ca也是轧辊免冷处理的重要元素之一。

f)Ce含量为0.005～0.03％。微量Ce能净化钢材，提高钢的质量，同时微量Ce进入固溶体，能提高钢的淬透性，但对Ms点和淬火后残余奥氏体量无明显影响。

g)V含量为0.05～0.35％。V主要作用是细化晶粒，提高钢晶粒粗化的温度，降低钢的过热敏感性，同时增加钢的强度和耐磨性。

本发明与现有技术相比有如下优点：

①钢的组成成分中合金的含量低，特别是Cr的含量较低，并且有一定的限制，而且不含Ni，从而降低了钢的成本。

②通过加入Al、Ca、Ce等元素来提高钢的淬透性，使硬化层深度增加，可达到40mm～93mm。同时减少残余奥氏体量，省去了淬火后的冷处理工艺。

③钢的熔炼和冷轧辊的制造均采用一般的熔炼和生产方法，无任何特殊要求，而且不需要冷处理，因此生产工艺简单，成本低。

附图的图面说明如下：

图1是本发明锻钢硬度沿横截面变化图；

图2是本发明锻钢硬度随淬火温度和回火温度变化图；

下面结合实施例对本发明作进一步详述：

实施例1：

1、熔炼：按钢的常规熔炼方法，根据合金的成分配好原料，装入中频感应电炉中，加热至1600～1800℃进行熔炼。根据炉前取样控制好成分，净化脱气后，浇铸成钢锭。从钢锭取样分析结果如下：(重量％)

C＝0.78  Si＝0.32  Mn＝0.24  Cr＝0.78  Al＝2.70  Mo＝0.40

V＝0.10  Ca＝0.009 Ce＝0.027 P＝0.028  S＝0.024

2、锻造：钢锭经1100～1150℃加热后，在1100～850℃之间锻成需要的坯料，锻后坯料在炉中缓慢冷却到400℃，在400℃保温一小时，再升温至720℃保温4小时后随炉冷却。

3、扩散退火：坯料在1150℃退火8～12小时，随炉缓冷。

4、切削加工：将上述工序中造成的氧化脱碳层加工掉。

5、调质处理：在920℃保温，保温时间按2min/mm计算，然后在油中淬火到100℃左右，最后在740℃炉中回火5小时。

6、切削加工：加工成尺寸为Φ220×300mm的试样。

7、淬火：用工频感应器加热，工件旋转，感应器沿工件轴向往返运动。加热1200秒，加热后喷水冷却至100℃左右。

8、回火：在150℃油炉回火25小时。

9、用线切割切断试样，测截面硬度变化，即可测得硬化层深。在硬化层内用线切割取样测量残余奥氏体量。

10、检验结果：硬化层深：距表面46mm处，HRC＝64.5(HS 90)

              硬化层残余奥氏体量：10.63％

实施例2：

熔炼、锻造及其它处理方法步骤与实施例1相同。

从钢锭取样分析结果如下：(重量％)

C＝0.94   Si＝0.40   Mn＝0.34   Cr＝1.32  Al＝0.63  Mo＝0.55

V＝0.07   Ca＝0.011  Ce＝0.026  P＝0.030  S＝0.027

淬火加热时间为：1800秒。

检验结果：硬化层深：距表面71mm处，HRC＝64.5(HS 90)

          硬化层残余奥氏体量：11.02％

实施例3：

熔炼、锻造及其它处理方法步骤与实施例1相同。

从钢锭取样分析结果如下：(重量％)

C＝0.97   Si＝0.37     Mn＝0.39    Cr＝1.04    Al＝1.64  Mo＝0.28

V＝0.25   Ca＝0.008    Ce＝0.019   P＝0.030    S＝0.028淬火加热时间为：2400秒。检验结果：硬化层深：距表面93mm处，HRC＝64.5(HS 90)

      硬化层残余奥氏体量：11.32％