硬质合金轧辊基体钢和低碳高速钢的一般特性:
长期以来,硬质合金轧辊冷镦模、冷挤压模,均采用高速钢或高碳高铭钢制造。由于这些钢的韧性较低,模具的早期脆断严重,使用寿命不高。为了提高高速钢的韧性,可采用降低淬火温度的方法,但更多的是采用基体钢和低碳高速钢。基体钢,其化学成分相当于高速钢淬火后的基体组织成分,因基体钢中共晶碳化物数量少且细小均匀,韧性也相对提高了。近年来我国研制的基体钢是以W6MoSCr4V2和W18Cr4V的基体成分为基础发展改性的,如6Cr4W3Mo2VNb、7C7Mo2V2Si 等。低碳高速钢,其钢中的合金元素与高速钢相近,但含碳量较低,常用于高冲击载荷下耐磨损的模具,典型的钢号是6W6Mo5Cr4V。它和基体钢都有接近高速钢的强度,且韧性好,同时在某些工艺性能方面也有明显的改善。
这些硬质合金轧辊钢还是属于高速钢类型的菜氏体钢种,在钢水凝固时仍会产生偏析或形成比较少量的共晶组织,是使这些钢呈现脆性的根源,热加工时仍需注意。因为钢的导热性差,应该缓慢加热,采用连续式炉加热时,最好在下加热区(900~1 000 C)内保温均热,以保证钢锭加热均匀。
硬质合金轧辊基体钢和低碳高速钢锻后必须退火,同时对返修的模具(需进行重新淬火)也应进行退火。这些钢特别是钼含量较多的钢,其脱碳敏感性较强,当不采用真空炉或保护气氛炉退火时,必须采取其他保护措施以防止严重脱碳。
在淬火时,由于硬质合金轧辊钢容易脱碳且又必须在高温下进行加热以保证碳和合金元素充分地溶人奥氏体中,因此,应尽可能地采用真空炉、可控气氛炉或盐浴炉加热,以防止工件脱碳,并采取预热措施(常在500~800C进行二次预热),以减少工件在高温区的停留时间。淬火加热温度提高,淬火组织中李晶型马氏体的比例增加,基体中溶人的碳和合金元素更多,马氏体的开始转变点M,降低,残余奥氏体的数量增多等,将使钢的强韧性发生变化。因此,在工业生产中应根据硬质合金轧辊的工作条件和使用要求来选择淬火温度,对承受高抗力(-般2500 MPa左右)和适当韧性的模具,如反挤压模具,可选用较高的淬火温度;对形状复杂或承受压强较小和要求韧性的模具,宜采用较低的淬火温度。至于淬火冷却,可视硬质合金轧辊工作要求选用油冷、空冷或分级淬火等方式。
基体钢在回火过程的转变与高速钢相类似,在250 -400 C范围回火时,渗碳体M:C不断地析出并聚集长大,钢的硬度下降。随着回火温度的提高,渗碳体型碳化物向M。C转化,形成高铬碳化物,钢的硬度回升,在500 ~600 C间残余奥氏体迅速分解转变并伴有弥散相的析出,使硬度提高,即出现二次硬化现象,而随着回火温度的进一步升高,由于碳化物的集聚,钢的硬度又迅速下降。工业生产中一 般采用3次回火,每次回火应冷却至室温,以保证残余奥氏体转变为马氏体。