论文部分内容阅读
轧辊是使金属材料成型的重要部件。单一金属材料制备的轧辊,强度和韧性难以兼备,而双金属复合轧辊外部材料（包覆层）具备高硬度和高耐磨性,内部材料（辊芯）韧性优良,是轧辊现在及未来发展的方向。Fe-Cr-B合金硬度高且耐磨性优良,但韧性差;而适量的锰元素能提高铁基材料的韧性。因此本论文以锰含量不同的中锰Fe-Cr-B合金为包覆层材料,42CrMo低合金钢为辊芯,制备中锰Fe-Cr-B/42CrMo复合轧辊。以包覆层和复合界面为研究对象,运用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）分析其显微组织形态、物相组成以及合金元素分布情况;使用洛氏硬度计测试包覆层的宏观硬度值,并通过冲击韧性试验衡量相应试样的韧性优劣。在此基础上探索了包覆层和复合界面组织形态特征与性能变化的机理,取得如下研究结果:铸态包覆层的显微组织由基体和长条状先共晶硼化物、网状共晶硼化物及蜂窝状包晶组织等硬质相组成,主要物相为α-Fe、M2B、M3（C,B）、M23（C,B）6及γ-Fe。由于内外层冷却速度的差异,由外层至内层组织逐渐粗大,共晶硼化物网越完整;对应的宏观硬度逐渐下降,但靠近复合界面时,硬度略有回升。1050oC/30min淬火与550oC/45min回火后,组织中物相种类不变,但相对数量发生变化。并且,共晶硼化物网发生断裂,基体转变为回火马氏体组织,并析出大量的细小颗粒。与铸态包覆层试样相比,热处理后试样的硬度整体提高且内外落差小,但冲击韧性变化不明显。铸态复合界面组织由复合界面区、左侧包覆层亚区以及右侧辊芯亚区组成。包覆层亚区由网状硼化物和基体组织组成,辊芯组织亚区由块状铁素体和珠光体组成,复合界面区为细密的针状马氏体组织。由于包覆层和辊芯材料的成分差异,从左侧包覆层亚区至右侧辊芯亚区,合金元素含量逐渐下降。1050℃/30min淬火后,包覆层亚区中的网状硼化物发生断裂,基体组织转变为板条马氏体和微量残余奥氏体;辊芯亚区组织转变为针状马氏体并析出少量块状硬质相;复合界面区仍为致密的针状马氏体组织。550℃/45min回火后,包覆层亚区的断网状硼化物形态不变,基体中针状马氏体转变为回火索氏体;辊芯亚区组织转变成回火索氏体并析出大量颗粒;复合界面区转变为致密的回火索氏体。与铸态复合界面试样相比,回火后冲击韧性略有提升。此外,中锰Fe-Cr-B合金锰含量的升高使包覆层组织细化,硬度升高;但对复合界面的组织和力学性能无明显影响。