MC5冷轧辊调质处理工艺研究

摘 要 为探究冷轧辊最佳的调质工艺，研究了不同调质工艺参数对冷轧辊组织性能的影响。结果表明：通过合理调整工艺参数，能够获得效果更好的组织和性能。

关键词 冷轧辊；调质；组织

中图分类号：TG162 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0038-02

冷轧辊是轧制冷轧钢材的直接工具，其产品质量和使用寿命直接关系到轧钢企业的产品质量、生产效率和生产成本。冷轧辊作为钢铁企业轧辊冷轧钢材的主要消耗部件，在轧钢生产成本中占有很高的比例。研究调质处理对组织性能的影响，进而提高产品质量，对于降低生产成本，提高生产效率会有很大的提升。目前，MC5冷轧辊是应用比较广泛的冷轧辊，需求量很大，对于制造能适合各个轧制生产线，不同规格、合理匹配调质处理工艺参数、获得良好组织和力学性能的冷轧辊至关重要，为热处理工艺研究提供了广大的空间。

本文对MC5冷轧辊不同参数调质处理后的组织和性能进行了研究，探索了既能获得淬火前良好组织，又能满足辊颈硬度要求的调质处理工艺方法。

1 实验材料及方法

1）实验材料。

实验所用材料为5根的φ400 mm*1500 mmMC5冷轧辊，原始坯料为φ420 mm*1500 mm，其化学成分见表1，热处理设备为台车式高温电阻炉、台车式中低温电阻炉、喷淬机。

表1 试验用钢的化学成分（质量分数，%）

2）试验方法。

调质目的：①辊颈硬度：40～50HSD；②为感应淬火做好组织准备。

将5根冷轧辊分别编号为1#、2#、3#、4#、5#。5根冷轧辊的调质加热工艺如图1所示。

图1 调质处理加热工艺曲线

喷淬工艺：1#冷轧辊采取流量：90～100 m3/h，压力为

0.4～0.5 mpa，转数为12 r/min。5分钟后关闭挡水板挡住辊颈，10分钟后流量降至50～60 m3/h。

2#、3#采取水流量：50～60 m3/h，压力为0.4～0.5 Mpa，转数为12 r/min。喷淬工艺时间为5分钟，后流量降至30～40 m3/h，压力为0.2 Mpa，转数为12 r/min，喷淬时间为20分钟。

4#、5#采取水流量：55～65 m3/h，压力为0.2-0.3 Mpa，转数为10 r/min。喷淬工艺时间为20 min。

2 实验结果及分析

1）调质处理对硬度的影响。

图2 调质处理后1#、2#、3#冷轧辊表面硬度

图3 调质处理后4#、5#冷轧辊表面硬度

通过对1#、2#、3#、4#、5#冷轧辊硬度的检测可以看出，采取600℃回火的3根冷轧辊的硬度明显低于580℃回火的2根冷轧辊。喷淬后，轧辊表面温度急速降低，碳化物析出快速扩散，固溶在铁素体内，原子排列紧密，奥氏体开始转变成马氏体。硬度很高，同时产生很大的组织应力。回火时，温度升高，碳原子活跃并且开始析出，硬度逐渐降低，应力也随之消减。回火温度越高碳原子越活跃，析出越容易，硬度越低。600℃回火更为合适。

2）调质处理对组织的影响。

图4 调质处理后1#、2#、3#冷轧辊辊颈100倍显微镜下组织

图5 调质处理后1#、2#、3#冷轧辊辊身100倍显微镜下组织

由1#、2#、3#的金相可以看出：

100倍观察辊颈时，如图4所示，3根冷轧辊的组织均匀分布，无明显缺陷1#冷轧辊相对于2#、3#冷轧辊组织略细小。调质处理后1#、2#、3#冷轧400倍观察辊颈时，3根冷轧辊的组织均匀分布，无明显缺陷。1#、2#、3#冷轧辊差别不大。

100倍观察辊身时，如图5所示，3根冷轧辊的组织均匀分布，无明显缺陷1#冷轧辊相对于2#、3#冷轧辊组织更细小。调质处理后1#、2#、3#冷轧400倍观察辊颈时，1#冷轧辊组织均匀细小，均匀分布着细小的碳化物及残余奥氏体，回火索氏体分布均匀，无明显缺陷。2#冷轧辊组织内有部分较大颗粒的碳化物，并且出现一些保持马氏体和贝氏体针状形貌的索氏体组织，片状珠光体较长，组织略粗大。3#冷轧辊组织中保持马氏体和贝氏体针状形貌的索氏体组织明显粗大，并且分布不均匀。

通过对比我们发现，当冷却水流量较大，冷轧辊直径较小时，淬火回火后得到的组织分布均匀，晶粒细小。当冷却水流量相对较小，冷轧辊直径较大时，淬火回火后得到的组织分布不均匀，晶粒粗大，而且会出现一些保持马氏体和贝氏体针状形貌的索氏体组织，以及一些大颗粒的碳化物。

3 结论

对于MC5冷轧辊，通过改变调质参数从而提升冷轧辊产品质量效果是十分明显的。对于相同直径下的轧辊冷却水的流量大的组织更加均匀，晶粒更细小，碳化物细小分布均匀，无马氏体和贝氏体针状形貌遗留。可根据轧辊使用条件调整喷淬参数，得到需要的组织；调整回火温度来控制轧辊辊颈硬度。

参考文献

[1]李春光，刘大乐，周利，刘光明.5Cr冷轧辊多次调质处理研究[J].材料热处理技术，2009，38（18）：138-140.

[2]韩跃春，于瑞芝.新型冷轧辊用钢MC6的试制[J].科技纵横，2010（4）.

作者简介

高君健（1989-），男，辽宁鞍山人，助理工程师，技术员，本科，学士学位，研究方向：冷轧辊生产。