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高铬铸铁轧辊有着制造技术简单、成本低、加工性能好、耐磨、耐疲劳性能优良等特点,但这类工件由于规格超大,常规的热处理方式存在加热时间长、能耗高、氧化、变形严重、易开裂、成品率低等问题,如何解决热处理工艺面临的实际问题,降低生产成本,是企业生产面临的重要课题,热处理工艺的改革和创新是关键。差温热处理是一种创新的热处理工艺,可以有效节能降耗,提高产品质量和成品率。本课题分析了现行Cr18系高铬铸铁轧辊的常规热处理工艺及实际问题,采用JMatpro软件对Cr18材质的高铬铸铁轧辊进行了模拟计算,设计了Cr18系高铬铸铁轧辊的预热、淬火和回火整套差温热处理工艺,采用15 t级φ800mmCr18系大型高铬铸铁轧辊进行了在线研究,研究表面到芯部不同位置差温热处理过程中温度的变化规律和终处理后的组织与性能,并通过工艺优化,进一步节能降耗。主要研究结果如下:1)高铬铸铁轧辊现行的两种常规热处理工艺主要问题为:退火热处理的轧辊,组织偏析严重,工作层硬度低,轧辊不耐磨、使用过程易开裂爆辊;整体淬火加热件加热周期长、生产成本高、氧化变形严重、热处理过程开裂倾向大、硬度均匀性差。2)JMatpro软件模拟计算结果表明:芯部球墨铸铁材料、外层高铬铸铁材料的弹塑性转变温度即蠕变温度≤600℃;获得Cr18高铬铸铁工作层从960℃-1050℃不同奥氏体化温度下的CCT曲线、Acm、A_x和Ms相变点。并且CCT曲线分析表明,在0.02℃/S极低冷速下工作层基本上只发生马氏体转变,硬度可达51HRC以上。模拟了轧辊芯部球墨铸铁1000℃奥氏体化的CCT曲线,并获得A1=832.7℃,在冷速≤10℃/s的情况下,仅发生珠光体转变,硬度在17-23HRC之间。可保证轧辊整体韧性、抗拉强度均满足性能要求。3)设计了Cr18系高铬铸铁轧辊的差温预热、差温淬火和差温回火三部分热处理工艺,在线研究表明:差温预热工艺可以使得工作层和芯部温度在更短时间内达到设定温度650℃;差温淬火工艺设计在加热温度为1050-1100℃下,工作层不同截面处和芯部的奥氏体化温度、冷却速度冷速均获得了模拟计算预期的相应的奥氏体化温度、冷速,从而保证了淬火过程工作层和芯部发生马氏体转变和珠光体转变。4)经500-520℃三段差温回火最终热处理,金相组织及性能分析表明:工作层组织为马氏体+一次碳化物+二次碳化物+少量残余奥氏体,硬度56~58HRC,硬度均匀性较好;芯部为珠光体基体的球墨铸铁,组织细小,硬度16-25HRC,实现了工作层高硬度,芯部高韧性的性能要求。5)差温热处理的Cr18系高铬铸铁轧辊,能耗较整体加热淬火减少约325Kwh/t,且氧化、变形少,热处理过程应力小,废品率低,组织均匀,残奥少。工作层硬度比常规淬火辊高约3HSD。优化后工艺能耗较常规整体淬火降低32%,节能降耗显著。