[發明專利]大尺寸高韌性耐磨合金軋輥的制造方法

無效

• 申請號: 201310262052.1
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN104250712A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 方勤波;蘇海根;鄧輝
• 申請（專利權）人: 湖北金標通用軋輥有限公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C33/06;B22D19/16;B22D13/00;B21B27/02
• 代理公司: 襄陽中天信誠知識產權事務所 42218
• 代理人: 帥玲

技術領域

本發明涉及輕工機機械制造技術領域，具體是一種糧油機械用大尺寸高韌性耐磨合金軋輥的制造方法。

背景技術

為提高生產效率，糧油破碎機械用軋輥的尺寸越來越大，直徑達到800mm以上，?傳統的直徑在600mm以下的糧油破碎機械用軋輥外層主要為鉻鉬冷硬鑄鐵，采用離心鑄造成型，顯微組織由碳化物及珠光體組成，采用鉻鉬冷硬鑄鐵，離心成型800mm以上軋輥時，由于軋輥尺寸大，液態金屬帶入的熱量多，凝固和冷卻過程產生的鑄造應力，相變應力和熱應力很大，從而引起裂紋和硬度不均勻，軋輥面硬度差超過10HSD，造成成品率低，且耐磨性和韌性不高，使用過程中出現輥身表面剝落。中國專利公開了“一種離心復合改進型無限冷硬鑄鐵軋輥及制造方法”，其特征是軋輥外層化學成份是（重量%）:C：?3.2-3.8％，Ni?：3.8-3.5%，Cr：1.2-1.8%，Mo?：0.2-0.4%，Cu?：0.2-0.5%，Si?：1.0-1.8%??Mn＜0.8%，Nb?：0.1-0.3%，Ti：?0.05-0.2%，Mg：?0.04-0.07%，Y?：0.02-0.05%，Sb?：0.01-0.03%，其余為Fe和不可避免的微量雜質，為提高軋輥的熱疲勞性能和潤滑性能，加入較多的Si和球化素Mg，Ｙ形成球狀石墨；后中國專利又公開了改進的“鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵及復合軋輥”，其特征是在含C?：2.9-3.7%，Si：0.6-1.2%，Ni：3.0-5.0%，Mo：0.2-0.6%，Cr：1.0-2.0%，?Mn：0.4-1.2%，余量為鐵組成的鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵軋輥中，加入0.03-0.1%?Ｂ和0.2-1.5％Nb，但由于部分硼溶入基體后，增大了基體的脆性。國外專利公開了一種含Nb的無限冷硬鑄鐵軋輥中，加入0.3-6.0%的Nb，來提高軋輥表面硬度和耐磨性，但對韌性改善不明顯。糧油機械用大尺寸軋輥與熱軋鋼材軋輥的工作環境不同，對性能要求也不一樣，按軋鋼軋輥的現有生產技術無法制造糧油機械用大尺寸軋輥。

發明內容

為克服現有技術的不足，為本發明的目的在于提供一種大尺寸高韌性耐磨合金軋輥的制造方法，以實現無裂紋且硬度均勻的目的。

為實現上述目的，本發明的軋輥由高韌性耐磨合金外層和高強度鑄鐵內層組成，其中外層的化學成份按質量百分比計為；碳：3.2-3.6，硅：＜1.0，錳：0.8-2.0，硫＜0.05，磷：0.1-0.3，鉻：1.2-1.8，鎳：3.6-4.2，鉬：0.3-0.5，鈦＜0.1，釩＜0.2，其余為鐵和不可避免的雜質，軋輥顯微組織由碳化物、下貝氏體和奧氏體組成，其中奧氏體的體積分數在10-35％之間，制造步驟依次是：

???（1）將廢鋼、釩鈦生鐵、鉻鐵、純鎳按化學成分配料放入電爐中熔化，熔清后加入錳鐵，調整成份合格后，加入占鋼水質量的0.1-0.2％的鋁脫氧后出爐。

（2）將出爐鋼水采用臥式離心機澆注機軋輥外層，鋼水澆注溫度為1420-1380度。

?（3）軋輥外層澆注完成后，離心機繼續旋轉，直到內表溫度冷卻到1170-1120度，澆注軋輥內層，澆注溫度為1400-1350度。

（4）冷卻；軋輥在模具內冷卻至950-800度，將軋輥從模具中取出空冷至400-300度，再放入保溫爐內保持5-12小時，然后再取出空冷。

（5）將成型的合金軋輥經機械加工制得成品。

?其工作原理為：本發明大尺寸軋輥的高韌性和高耐磨性是通過控制軋輥外層合金顯微組織來實現的。通過選擇化學成份和優化制造工藝參數獲得本發明規定比例的碳化物、下貝氏體和奧氏體，其中的碳化物和下貝氏體保證合金層具有高的硬度和耐磨性，下貝氏體與馬氏體、上貝氏體和珠光體相比本身就具有良好的強度和韌性，再與規定比例的韌性好的奧氏體配合，進一步保證了合金的高韌性。

對本發明軋輥外層合金化學成分的選擇理由解釋如下。

碳：碳是影響合金軋輥外層硬度和韌性的主要元素，其含量高時，組織中碳化物數量，基體硬度高，耐磨性好，但含量過高時，使韌性下降，使用中易產生剝落，降低軋輥使用壽命，因此碳含量以3.2-3.5％為宜。

鎳：在軋輥外層合金中加入鎳，穩定奧氏體，提高淬透性，抑制珠光體形成，增加組織中奧氏體量，提高合金軋輥的韌性和硬度均勻性，防止冷卻過程中出現開裂，但加入量過多，會降低外層的硬度和耐磨性，且增加軋輥的成本。因此，合適的鎳加入量是3.6-4.2％。