專利名稱：耐氫脆軋輥及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐氫脆軋輥及其制造方法。
背景技術(shù)：
氫和應(yīng)力的共同作用會導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂，這種現(xiàn)象稱為氫脆。金屬中氫 的來源主要有內(nèi)含的和外來的兩種。內(nèi)含的氫是指金屬在熔煉過程中以及隨后的加工過 程中(如焊接、酸洗、電鍍等)吸收的氫；外來的氫是指金屬機件在服役時環(huán)境介質(zhì)中 含有的氫。
在任何狀態(tài)下，氫對金屬性能的影響都是有害的。由于氫在金屬中存在的狀態(tài)不同 以及氫與金屬交互作用性質(zhì)的不同，氫可通過不同的機制使金屬脆化，包括氫蝕、白點、 氫化物致脆和氫致延滯斷裂。其中最常見的就是氫致延滯斷裂，它是指在高強度鋼中含 有適量的處于固溶狀態(tài)的氫，在低于屈服強度的應(yīng)力持續(xù)作用下，經(jīng)過一段孕育期后， 在金屬內(nèi)部，特別是三向拉應(yīng)力區(qū)形成裂紋，裂紋逐步擴展，最后突然發(fā)生脆性斷裂。
這類氫脆的特點是①只在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)，如高強度鋼大多出現(xiàn)在-ioo'c i5(rc之
間，而以室溫下最敏感；②提高應(yīng)變速率，材料對氫脆的敏感性降低，因此，只有在慢 速加載試驗中才能顯示這類脆性；③此類氫脆顯著降低金屬材料的斷后伸長率； 高強 度鋼的氫致延滯斷裂斷口的宏觀形貌與一般脆性斷口相似。其斷裂過程分為三個階段， 即孕育階段、裂紋亞穩(wěn)擴展階段及失穩(wěn)擴展階段。
在熱鍍鋅平整機、熱鍍鋁平整機或者熱鍍鋅鋁合金平整機的軋制過程中，軋輥與相 應(yīng)的鍍鋅、鍍鋁或鋁鋅共鍍鋼板相接觸而粘著了相應(yīng)的鋅、鋁或鋅鋁合金，由于鋅或鋁 與冷卻水作用而生成氫，這些氫滲入軋輥內(nèi)部，在軋制過程中，氫發(fā)生聚集，在一定條 件下形成氫分子，體積發(fā)生急劇膨脹，內(nèi)壓力足以將金屬局部撕裂，引起了氫脆裂紋， 造成軋輥表面的剝落。雖然可以對軋輥進行磨削修復(fù)，但是當軋輥輥身尺寸小于規(guī)定數(shù) 值時，則只能報廢。因此，用于熱鍍鋅平整機、熱鍍鋁平整機或者熱鍍鋅鋁合金平整機 的軋輥的使用壽命較短。
軋輥的制造以輥坯為材料，對輥坯進行粗車、調(diào)質(zhì)、淬火熱處理、冷處理、回火處 理以及機加工后，得到軋輥。對于Cr3和Cr5材質(zhì)的軋輥，其冷處理的溫度通常為-75 °C -60°C，也稱為深冷處理，而深冷處理會增加裂紋傾向，造成軋輥的剝落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述問題，提供一種耐氫脆軋輥及其制造方法。
實現(xiàn)本發(fā)明第一目的的技術(shù)方案是 一種耐氫脆軋輥，所述耐氫脆軋輥的殘余奧氏 體含量為10 wt % 18 wt %。所述耐氫脆軋輥的硬度為92 HSD 94HSD。所述耐氫脆 軋輥的晶粒度為9.5級 11級。
實現(xiàn)本發(fā)明另一目的的第一種技術(shù)方案是 一種耐氫脆軋輥的制造方法，具有以下 步驟對輥坯進行粗車得到軋輥半成品，對軋輥半成品依次進行調(diào)質(zhì)、淬火熱處理、冷 處理、回火處理以及機加工后得到耐氫脆軋輥；其中冷處理的溫度為-40'C 0'C;所 得到的耐氫脆軋輥的殘余奧氏體含量為10wt% 18wt%。
上述淬火熱處理的溫度為91(TC 990'C;所得到的耐氫脆軋輥的晶粒度為9.5級 11級。
上述回火處理的溫度為115°C 145'C;所得到的耐氫脆軋輥的硬度為92 HSD 94HSD。
所用的輥坯為Cr3或Cr5材質(zhì)的輥坯；上述機加工過程分為粗磨和精磨，粗磨后保 持精磨余量在30 60絲。
實現(xiàn)本發(fā)明另一目的的第二種技術(shù)方案是 一種耐氫脆軋輥的制造方法，具有以下 步驟對輥坯進行粗車得到軋輥半成品，對軋輥半成品依次進行調(diào)質(zhì)、淬火熱處理、回 火處理以及機加工后得到耐氫脆軋輥；所得到的耐氫脆軋輥的殘余奧氏體含量為 10wt% 18wt%。
上述淬火熱處理的溫度為910'C 990'C:所得到的耐氫脆軋輥的晶粒度為9.5級 11級。
上述回火處理的溫度為115'C 140'C;所得到的耐氫脆軋輥的硬度為92 94HSD。 所用的輥坯為Cr3或Cr5材質(zhì)的輥坯；機加工過程分為粗磨和精磨，粗磨后保持精 磨余量在30 60絲。
本發(fā)明具有積極的效果(1)本發(fā)明的軋輥制造過程中，取消深冷處理或者在-40 。C 0。C下進行冷處理，這樣便能夠得到10wt"/。 18wt。/。的殘余奧氏體含量，高于普通 軋輥殘奧含量(3wt% 5wt%)，這樣就能有效防止氫脆的發(fā)生。(2)高強度鋼對氫致延 滯斷裂非常敏感，鋼的等級強度愈高，對氫脆愈敏感，因此提高回火溫度，以提高韌性， 可以將軋輥的硬度降低到92HSD 94HSD，這樣就能減少氫脆的發(fā)生。(3)細化晶?？?提高抗氫脆能力，因此通過降低淬火溫度控制晶粒度在9.5級 11級。(4)在機加工中 的磨削過程中先后進行粗磨加工和精磨加工，有利于防止磨加工中的燒傷，以免產(chǎn)生拉
應(yīng)力，使得軋輥表面獲得殘余壓應(yīng)力層，粗精磨分開，對防止軋輥的氫脆也是十分重要 的。(5)本發(fā)明的耐氫脆軋輥主要用于熱鍍鋅、熱鍍鋁、熱鍍鋅鋁合金等平整機中。
具體實施例方式
(實施例l)
本實施例的耐氫脆軋輥用于熱鍍鋅平整機，輥坯的材質(zhì)為Cr3 ，由該輥坯制造耐氫 脆軋輥的過程如下-
① 粗車用機床對輥坯進行粗略的機加工得到軋輥半成品。
② 調(diào)質(zhì)將軋輥半成品加熱到900'C，然后用油冷卻進行淬火，隨后再加熱到640 'C進行高溫回火處理，從而改善基體組織。
③ 淬火熱處理采用雙頻或工頻感應(yīng)圈感應(yīng)加熱方式將軋輥半成品加熱到94(TC， 然后用水冷卻進行淬火。
④ 回火處理根據(jù)淬火后軋輥的硬度，將軋輥半成品加熱到14(TC，并保溫100小 時，隨爐冷卻至環(huán)境溫度。
⑤ 機加工對軋輥半成品先進行粗磨，使精磨余量保持30 60絲，再進行精磨， 以保證殘余壓應(yīng)力。從而得到本實施例的耐氫脆軋輥。
本實施例的耐氫脆軋輥的殘余奧氏體含量為15%，硬度為93HSD，晶粒度為10級， 淬硬層深度為25mm。 (實施例2)
本實施例的耐氫脆軋輥用于熱鍍鋁平整機，輥坯材質(zhì)為Cr5，由該輥坯制造耐氫脆 軋輥的過程如下-
① 粗車用機床對輥坯進行粗略的機加工得到軋輥半成品。
② 調(diào)質(zhì)將軋輥半成品加熱到950'C，然后用油冷卻進行淬火，隨后再加熱到620 'C進行高溫回火處理，從而改善基體組織。
③ 淬火熱處理采用雙頻或工頻感應(yīng)圈感應(yīng)加熱方式將軋輥半成品加熱到980'C，
然后用水冷卻進行淬火。
④ 冷處理在-30"C冷處理2小時。
⑤ 回火處理根據(jù)淬火后軋輥的硬度，將軋輥半成品加熱到140'C，并保溫100小 時，隨爐冷卻至環(huán)境溫度。
⑥ 機加工對軋輥半成品先進行粗磨，使精磨余量保持30~60絲，再進行精磨， 以保證殘余壓應(yīng)力。從而得到本實施例的耐氫脆軋輥。
本實施例的耐氫脆軋輥的殘余奧氏體含量為10%,硬度為94HSD，晶粒度為9.5級，
淬硬層深度為22mm。 (實施例3)
本實施例的耐氫脆軋輥用于熱鍍鋅鋁合金平整機，輥坯的材質(zhì)為Cr3，由該輥坯制 造耐氫脆軋輥的過程如下
① 粗車用機床對輥坯進行粗略的機加工得到軋輥半成品。
② 調(diào)質(zhì)將軋輥半成品加熱到900。C，然后用油冷卻進行淬火，隨后再加熱到630 'C進行高溫回火處理，從而改善基體組織。
③ 淬火熱處理采用雙頻或工頻感應(yīng)圈感應(yīng)加熱方式將軋輥半成品加熱到940°C， 然后用水冷卻進行淬火。
回火處理根據(jù)淬火后軋輥的硬度，將軋輥半成品加熱到135'C，并保溫90小時， 隨爐冷卻至環(huán)境溫度。
⑤機加工對軋輥半成品先進行粗磨，使精磨余量保持30 60絲，再進行精磨， 以保證殘余壓應(yīng)力。從而得到本實施例的耐氫脆軋輥。
本實施例的耐氫脆軋輥的殘余奧氏體含量為18%，硬度為92HSD，晶粒度為11級， 淬硬層深度為30mm。
權(quán)利要求
1、一種耐氫脆軋輥，其特征在于所述耐氫脆軋輥的殘余奧氏體含量為10wt％～18wt％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐氫脆軋輥，其特征在于所述耐氫脆軋輥的硬度為92 HSD 94HSD。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐氫脆軋輥，其特征在于所述耐氫脆軋輥的晶粒度為 9.5級 11級。
4、 一種耐氫脆軋輥的制造方法，具有以下步驟對輥坯進行粗車得到軋輥半成品， 對軋輥半成品依次進行調(diào)質(zhì)、淬火熱處理、冷處理、回火處理以及機加工后得到耐氫脆軋輥；其中冷處理的溫度為-40'C 0'C;所得到的耐氫脆軋輥的殘余奧氏體含量為 10wt% 18wt%。
5、 一種耐氫脆軋輥的制造方法，具有以下步驟對輥坯進行粗車得到軋輥半成品， 對軋輥半成品依次進行調(diào)質(zhì)、淬火熱處理、回火處理以及機加工后得到耐氫脆軋輥；所 得到的耐氫脆軋輥的殘余奧氏體含量為10wt% 18wt%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的耐氫脆軋輥的制造方法，其特征在于淬火熱處理 的溫度為910'C 99(TC;所得到的耐氫脆軋輥的晶粒度為9.5級 11級。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐氫脆軋輥的制造方法，其特征在于回火處理的溫度 為U5"C 145'C;所得到的耐氫脆軋輥的硬度為92HSD 94HSD。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐氫脆軋輥的制造方法，其特征在于回火處理的溫度 為115。C 140。C;所得到的耐氫脆軋輥的硬度為92HSD 94HSD。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的的耐氫脆軋輥制造方法，其特征在于所用的輥坯 為Cr3或Cr5材質(zhì)的輥坯；機加工過程分為粗磨和精磨，粗磨后保持精磨余量在30 60 絲。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐氫脆軋輥及其制造方法。本發(fā)明的耐氫脆軋輥的殘余奧氏體含量為10wt％～18wt％，硬度為92HSD～94HSD，晶粒度為9.5級～11級。本發(fā)明的耐氫脆軋輥的制造方法之一是對輥坯進行粗車、調(diào)質(zhì)、淬火熱處理、冷處理、回火處理以及機加工后得到耐氫脆軋輥；其中冷處理的溫度為-40℃～0℃；淬火熱處理的溫度為910℃～990℃。另一種制造方法是對輥坯進行粗車、調(diào)質(zhì)、淬火熱處理、回火處理以及機加工后得到耐氫脆軋輥；淬火熱處理的溫度為910℃～990℃。本發(fā)明的軋輥能有效防止氫脆的發(fā)生，主要用于熱鍍鋅、熱鍍鋁、熱鍍鋅鋁合金等平整機中。
文檔編號C22C38/00GK101186993SQ200710191889
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者青 張, 楊國平, 葛浩彬 申請人:寶鋼集團常州軋輥制造公司