超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁及其复合轧辊

摘要

超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁，属轧制大型船舰用轧辊材料，组成重量包括：C：2.9-3.7％，Si：0.6-1.2％，Mn：0.4-1.2％，Ni：3.01-5.00％，Cr：1.00-2.00％，Mo：0.20-0.60％，余量Fe，组成中还有1-3％的锑，使碳化物的网状结构得到了基本的消除，组织更加弥散，达到了改变材料的金相组织和性能，使材料的耐磨性和抗热裂纹性能得到有效的结合，综合提高材料的使用寿命。

权利要求

1.超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁，组成重量包括：C：2.9-3.7％，Si：0.6-1.2％，Mn：

0.4-1.2％，Ni：3.01-5.00％，Cr：1.00-2.00％，Mo：0.20-0.60％，余量Fe，其特征在于组成中还有1-3％的锑。

2.根据权利要求1所述的超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁，其特征在于锑为单质锑或锑合金。

3.根据权利要求1或2所述的超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁，其特征在于组成中还加入有钒，加入重量是0.2-0.8％。

4.根据权利要求3所述的超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁，其特征在于钒为单质钒或钒合金。

5.一种复合轧辊，包括工作层和芯部，其特征在于工作层为权利要求1-4之一所述的超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁。

说明书

超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁及其复合轧辊

技术领域

[0001] 本发明是针对轧制大型船舰用轧辊材料一镍铬钼无限冷硬铸铁的改进，尤其涉及一种针对高轧制力要求、高耐磨性及高抗热裂纹性能好的轧辊用超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁，同时提供一种由此材料制成的复合轧辊。

背景技术

[0002] 现有板带热轧冷轧用轧辊材料一镍铬钼无限冷硬铸铁(IV)(GB/T1504-91)，成分：C：2.9-3.7％，Si：0.6-1.2％，Mn：0.4-1.2％，Ni：3.01-5.00％，Cr：1.00-2.00％，Mo：0.20-0.60％。此材料由于石墨呈扁条状，且碳化物呈网状结构，所以基体强度相对较低，使用寿命不长，其次由于碳化物呈网状结构及石墨空穴的边界效应，使该材料抗热裂纹性能也欠佳，所制成轧辊在板带轧制过程中，随着轧制量的增加会产生热裂纹，因此需要经常停机更换轧辊，将其撤下修复，不仅影响轧机时班时生产效率，增加更换操作强度和修复工作量，而且热裂纹产生大大降低了轧辊的使用寿命，造成生产成本较高。

[0003] 中国专利ZL200410041497.8公开了一种优化成分及改良的镍铬钼合金铸铁，成分为：C：2.9-3.7％，Si：0.6-1.2％，Mn：0.4-1.2％，Ni：3.01-5.00％，Cr：1.00-2.00％，Mo：0.20-0.60％，Nb0.5-1.2％。此材料主要为石墨呈点球状，耐磨性较好，但存在的不足是碳化物组织部分仍呈网状分布，对抗热裂纹，特别是对应用于高轧制力及高温轧制中厚板轧机上仍显示出它抗热裂纹性能不足，所以仍有值得改进的地方。

发明内容

[0004] 本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种耐磨性能好且抗热裂纹性能优异，使用寿命更长的轧辊用超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁。

[0005] 本发明目的实现，主要改进是在GB/T1504-91所述镍铬钼无限冷硬铸铁中添加锑，使碳化物的网状结构得到了基本的消除，组织更加弥散，达到了改变材料的金相组织和性能，使材料的耐磨性和抗热裂纹性能得到有效的结合，综合提高材料的使用寿命。具体地说，超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁，组成重量包括：C：2.9-3.7％，Si：0.6-1.2％，Mn：0.4-1.2％，Ni：3.01-5.00％，Cr：1.00-2.00％，Mo：0.20-0.60％，余量Fe，其特征在于组成中还有1-3％的锑。

[0006] 本发明镍铬钼无限冷硬铸铁中锑的加入，主要作用是改变材料中碳化物的形态，通过铸造工艺，使钢液在凝固中形成以炭化锑为主要耐磨硬质点，以强韧马氏体为基体的轧辊。由于碳化锑是以细小的颗粒状存在于组织中，对轧辊的抗热疲劳性能有很大的好处，又因碳化锑的显微硬度非常高，对轧辊的耐磨性有显著的提高，从而实现耐磨性和抗热疲劳性能的完美结合。锑的加入可以以单质锑形式加入，当然也可以采用锑合金的形式加入。锑的加入量经试验认为在1-3％，明显低于此下限值，同样对提高材料性能作用不明显，加入量明显大于上限值，又对材料性能的更进一步提高作用不明显。

[0007] 本发明在轧辊用镍铬钼无限冷硬铸铁组成中还加入有钒，加入重量是0.2-0.8％。钒是一种强的细化晶粒元素，可以使镍铬钼无限冷硬铸铁中的石墨形态发生改变，比原来的石墨变成更细更弥散的球状，使得材料在使用过程中石墨迁移后，在基体中形成近似球形空穴，从而大大减少了对基体的割离作用。其次更加弥散的石墨含量和组织也起到阻断裂纹扩展的作用，从而达到了改变材料的金相组织和性能，以此使材料的耐磨性和抗热裂纹性能得到有效的结合，综合提高材料的使用寿命。本发明钒的加入可以采用单质钒，也可以采用钒合金。钒的加入量经试验认为以0.2-0.8％较为合适，因钒为极易烧损的元素，如加入量低于下限，在高温烧炼时极易氧化，其改善性能的效果不明显，如加入量大于上限，因钒铁为激冷元素，使得石墨不易析出，给材料的综合性能带来不良影响。另外由于此材料主要应用于高轧制力的宽厚板工作辊，又需要有较强抗事故性能，所以在铸造工艺上进行适当提高孕育量来促进石墨的析出，由此上述加入量只是一个恰当区间范围，而并非极值，少量的适当偏离应视为与本发明实质相同。

[0008] 本发明中加入钒、锑均以纯物质计，其加入与其它元素的加入方法相同，无特别要求。

[0009] 本发明的另一目的是提供一种复合轧辊，该复合轧辊包括工作层和芯部，工作层以上述超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁为材料。

[0010] 本发明由于在轧辊材料-镍铬钼无限冷硬铸铁组成中加入锑、钒，从而使得材料的耐磨性和抗热裂纹性得到很好的结合，使两者性能都较原有材料得到了较大提高，克服了原材料的不足。以此材料为工作层制成的复合轧辊使用寿命较未添加锑、钒的镍铬钼无限冷硬铸铁轧辊大大提高，可使宽厚板轧制量提高50％以上，由于抗热裂纹性能的改善，还显著减少了停机换辊的修复次数，提高轧机的作业率，增加了轧制产量，同时也有利于轧制产品表面质量的提高，这些都显著降低了轧制成本。

[0011] 附图说明

[0012] 图1分别为已有技术镍铬钼无限冷硬铸铁100X、400X金相照片，图中显示炭化物呈网状结构，A为片状石墨。

[0013] 图2分别为本发明镍铬钼无限冷硬铸铁100X、400X金相照片，图中无明显的炭化物网状结构，B为细小弥散的球状石墨。

[0014] 具体实施方式

[0015] 实施例1：超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁，在GB/T1504-91镍铬钼无限冷硬铸铁组成铁液中加入3％重量(以纯物质计)的锑。

[0016] 实施例2：超细晶粒高镍铬钼无限冷硬铸铁，在GB/T1504-91镍铬钼无限冷硬铸铁组成铁液中加入2％重量(以纯物质计)的钒和0.5％重量的钒(以纯物质计)。

[0017] 实施例3：参考实施例2，锑的加入重量为1％(以纯物质计)，钒的加入重量为0.8％(以纯物质计)。

[0018] 实施例4：参考实施例2，锑的加入重量为2.5％(以纯物质计)，钒的加入重量为0.2％(以纯物质计)。

[0019] 实施例5：以上述材料作轧辊工作层，以球铁作轧辊芯部材料制成复合轧辊。

[0020] 注：实施例中涉及的锑和钒可以是单质的锑和钒或者锑合金、钒合金。