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近几年,随着政府实施质量为先、绿色发展的制造强国战略。对钢铁行业提出更高要求,以高端材质为支撑,达到产品升级与改造。轧辊是钢铁生产中轧机的重要组成部分,其工作环境十分恶劣,因此对其硬度、耐磨性、冲击韧性和屈服强度等的要求极高。为了提高轧辊的使用寿命和工作效率,需要研究新的轧辊材料并开发新的热处理工艺。深冷处理是热处理的重要补充,能改善材料的极限性能且对其工件没有任何损伤。利用氮气作为制冷剂对环境没有污染,属于绿色制造技术。因此,研究Cr8钢轧辊材料的深冷处理工艺具有重要的意义。首先,研究了深冷处理(-120℃)对Cr8钢组织与性能的影响,并与常规热处理(淬火+回火)进行对比。研究结果表明:经深冷处理后,Cr8钢试样内残余奥氏体减少,马氏体增多,且在基体上析出均匀细小的碳化物颗粒;试样宏观硬度减小了约0.3HRC,但韧性提高了约46.3%;冲击试样断口形貌,出现了一定区域的韧窝;同时晶体内部微观应变减少了0.04,晶粒尺寸也得到了细化。其次,研究了深冷温度、深冷降温速率、深冷保温时间等参数对Cr8钢宏观力学性能的影响。研究结果表明:韧性和硬度处于负相关特性,随着深冷处理温度的降低,Cr8钢硬度上升韧性下降。降温速率为8℃/min、10℃/min时,处于急速冷却状态,易造成试样表面产生微裂纹,降低冲击吸收功。深冷过程中相变需要一定时间,应尽量延长保温时间。深冷处理温度在-90℃~-120℃、降温速率在4℃/min、保温时间为2h,Cr8钢的各项力学性能指标达到最佳。最后,研究了Cr8钢经淬火处理后,深冷与回火的工艺顺序。研究结果表明:先深冷后回火,能促使更多的残余奥氏体转变为马氏体并增强马氏体的抗回火能力,提高了Cr8钢的硬度和耐磨性,但由于冷热温差大,增加了试样表面的残余应力,不适合大型工件;先回火后深冷,回火过程中部分奥氏体已经转化,深冷过程中主要析出细小碳化物,提高了Cr8钢的韧性和强度。