摘要:介绍了轧辊材料中残余奥氏体的特点与影响因素。少量的残余奥氏体有利于提高轧辊的整体强度和韧性。回火和深冷处理工艺可以有效地控制残余奥氏体量。

　　关键词:轧辊;残余奥氏体;回火;深冷处理    中图分类号:TG1626文献标识码:B

Residual Austenite in the Roller and Its Disposal Method

　　Ma DongliangMa ZhenyiMa DonghuiZhang WenyingLiang Hongxing

　　Abstract.The characteristics and influence factors of residual austenite in the roller have been described. A smal amount of residual austenite is good for increasing the overall strength and toughness of roller.The tempering process and the sub-zero treatment can control the amount of residual austenite effectively.

　　Key words:roller; residual austenite; tempering; sub-zero treatment

　　1残余奥氏体对轧辊性能的影响

　　由于性能的需要，生产中需对某些轧辊进行淬火处理。淬火过程可以使轧辊的显微组织由奥氏体转变为马氏体，但是转变并不完全。淬火结束后,组织中仍会残留一定量的奥氏体，即残余奥氏体。

　　残余奥氏体是一个软质相，能够降低轧辊的硬度，较多的残余奥氏体会显著降低轧辊的接触疲劳寿命和耐磨性。残余奥氏体不稳定，达到一定温度就会转变为畸变严重的马氏体，体积膨胀。产生很大的拉应力1，降低轧辊的尺寸精度，有时甚至会造成辊身开裂或者剥落。

　　但是少量的残余奥氏体也有一定好处:残余奥氏体有一定韧性，以薄膜状了或者块状4存在于强度较高的马氏体之间，能够释放裂纹尖端的应力,增加了裂纹扩展所需的能量，可以有效地防止裂纹的扩展，在一定程度上提高了轧辊的整体强度和韧性。

　　因此很难说残余奥氏体到底是有害还是有益，应根据情况具体分析。

　　2影响残余奥氏体含量的因素

　　残余奥氏体含量与淬火工艺有很大关系。提高淬火温度将会增加残余奥氏体量,但淬火温度过高残余奥氏体量反而减少[5]。淬火时，冷却速度快残余奥氏体较少，反之残余奥氏体较多。如油淬冷却速度较慢，其残余奥氏体量比水淬略多:轧辊直径较大，内层冷却速度慢，残余奥氏体含量比表层略多。

　　另外，合金元素的种类和含量对残余奥氏体含量也有很大影响。大部分合金元素能够降低马氏体转变的Ms和Mf点，因此能够增加残余奥氏体含量,如锰、镍增加残余奥氏体作用较为明显[6]。但是钼等少数合金元素却减少残余奥氏体[5]。

　　3减少残余奥氏体的方法

　　3.1 回火

　　残余奥氏体热稳定性较差，回火可使大部分残余奥氏体转变为热稳定性更强的马氏体。回火时,组织中各种合金元素重新排列碳化物弥散析出并产生二次硬化，淬火应力能够大大降低，组织趋于稳定。淬火温度相同的情况下，随着回火温度的升高,基体中的残余奥氏体量逐渐减少，硬度在一定范围内逐渐提高。实际生产中，高铬铁轧辊要经过500℃两次回火[2]，高速钢轧辊要经过多次回火[7],这样可使残余奥氏体充分转变，最终含量控制在较低水平。

　　3.2 深冷

　　深冷处理是常规冷处理的延伸，是以液氮为制冷剂在低于-130℃的温度对材料进行处理的方法8。为了防止轧辊在深冷处理时产生开裂并最大限度的提高轧辊的力学性能，应在深冷处理前进行一次低温回火。

　　当温度降至-70℃[3]以下时，轧辊中的残余奥氏体就已经开始发生马氏体转变。深冷处理会使大部分残余奥氏体转变为马氏体，可以在一定限度内提高轧辊的硬度、接触疲劳寿命和抗热裂性。温度降低过程中，马氏体基体体积收缩，从而增强了碳原子析出的驱动力[8]。但是碳化物在低温下不易扩散,于是便在马氏体基体上弥散析出,从而提高了轧辊的耐磨性，轧辊中碳化物原本固溶过饱和的问题也消失。碳化物的弥散析出使得原本较大的晶粒细化，产生弥散强化作用，提高了轧辊的耐磨性和冲击韧性。轧制过程中，轧辊受到很大的交变载荷，有可能出现塑性变形，而细小弥散的碳化物可以阻碍位错运动，从而起到强化作用。深冷处理转移了部分原子间的动能，从而使原子之间的结合更紧密，可以提高轧辊的强度和韧性[8]。深冷后,轧辊内部各种应力大大降低，降低了变形、开裂的可能性。为了使残余奥氏体向马氏体转变更加完全、轧辊的综合力学性能得到更好的提升，实际生产中一般采用两次深冷处理。两次深冷后，轧辊的组织与性能基本不再发生变化。

　　3.3 未转变的残余奥氏体

　　经过回火和深冷处理后，组织中仍会存在少量的残余奥氏体。这些处于等轴压力状态[8]的残余奥氏体相当稳定,基本不会再发生转变。轧制过程中,轧辊受到很大的交变载荷，有可能出现塑性变形和裂纹，这些未转变的残余奥氏体可以缓和应力、防止裂纹扩展。

　　4 结语

　　残余奥氏体对轧辊材料的性能有很大影响。可以通过回火或者深冷处理将其含量控制在较低水平，而较少的残余奥氏体对轧辊又有一定的好处。因此，在轧辊的生产和使用过程中应当严格控制残余奥氏体的含量。

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　　声明：本文作者——马东良、马振义、马东辉、张文英、梁红星；(1.中钢集团邢台机械轧辊有限公司技术中心河北054025；2.中建八局第一建设有限公司，山东250100；3.长沙建筑工程学校.湖南410004；4.山东黑龙石油机械股份有限公司山东262703)；由深圳德捷力深冷处理箱：www.djlsl.cn，整理发布，如有侵权联系删除！