轧辊用3Cr2W8V钢的热处理工艺研究
材料热处理技术Material&Heat Treatment2009年12月
某厂用3Cr2W8V钢制造的焊管机压缩轧辊的工作条件较为苛刻，在200℃以上温度下工作，承受强烈磨损、较大压应力和冲击应力，工作环境较为恶劣。这就要求轧辊有高的耐磨性、一定红硬性和热疲劳强度。影响轧辊使用寿命的因素较多，如轧辊的结构与制造工艺、模具材料及热处理等。热处理可以改变材料的金相组织，保证模具零件必要的强度、耐磨性、红硬性和热疲劳强度等，对轧辊的使用寿命起着非常重要的作用。因此，正确的热处理工艺是提高轧辊使用寿命的关键，本文以常用的热作模具钢3Cr2W8V钢的热处理工艺为例进行研究。
1实验过程
1.1钢坯的锻造及锻造后的退火处理
轧辊在制造时，为了保证其质量和使用寿命，往往采用锻造的方法获得毛坯。通过锻造可使材料内部组织致密、碳化物分布和流线分布合理，并消除材料物理性能的方向性。锻打时，始锻、终锻要轻击，中间进行重击，在击打过程中各部分的变形要尽量保持均匀，同时要注意多向镦拔，保证足够的锻比。但在锻造过程中合金钢易产生较大的内应力，因此在锻造后应及时进行退火处理以消除锻件的内应力。3Cr2W8V钢的锻造及退火工艺见表1。退火后的组织为珠光体和球状碳化物。
1.2渗碳淬火处理
(1)试样制备用经检验合格的准80mm 3Cr2W8V圆钢锻造成准25mm棒料，与轧辊毛坯同炉退火，退火后加工成准20mm的渗碳试样共18个并分别进行编号。
(2)渗碳淬火设备55kW坩埚盐浴炉，603渗碳剂，淬火介质为水和油。
(3)热处理工艺为防止渗碳时变形，需先预热至600℃左右，然后在920～940℃渗碳，保温3～3.5h，中途加一次渗碳剂。渗碳处理结束后，预冷至820℃出炉。为了防止产生淬火裂纹，先放入冷却能力较强的冷却介质水中进行冷却，当温度降至M s附近时立即取出放入油中进行冷却。采用洛氏硬度计测量各试样淬火后的硬度。
1.3回火处理
将试样分成三组，分别在160、200和250℃进行回火，保温时间均为2h。用洛氏硬度计测量各试样回火后的硬度。
轧辊用3Cr2W8V钢的热处理工艺研究
张迎春
(衡阳财经工业职业技术学院机械工程系,湖南衡阳421008)
摘要：对3Cr2W8V钢制轧辊的热处理工艺进行了研究，结果表明：采用中温渗碳淬火加低温回火，可满足其使用性能要求。
关键词：3Cr2W8V；轧辊；渗碳；淬火；回火
中图分类号：TG156.8+2文献标识码：A文章编号：1001-3814-(2009)24-0170-02 Study on Heat Treatment Process of3Cr2W8V Steel Roller
ZHANG Yingchun
(Hengyang Financial and Industrial Vocational-technical College,Hengyang421008,China) Abstract：The heat treatment process of3Cr2W8V steel roller was studied.The results show that3Cr2W8V steel roller after carbonized,quenched and low tempered can satisfy the requirement of user.
Key words：3Cr2W8V;roller;carbonize;quench;temper
收稿日期:2009-06-01
作者简介:张迎春(1967-),女,湖南邵阳人,高级讲师,从事金属材料及热处理与焊接材料及焊接工艺的研究与教学工作;
电话:130********;E-mail:hycgyclxzyc@https://www.wendangku.net/doc/5c13446460.html,
表1锻造及退火工艺
Tab.1The forging and annealing process 锻造温度/℃退火工艺硬度(HBS)始锻终锻
加热温度
/℃
保温时间
/h冷却方式
1080~1120850~950850±104≦500℃空冷180
170
Hot Working Technology2009,Vol.38,No.24
材料热处理技术
Material &Heat Treatment 《热加工工艺》2009年第38卷第24期下半月出版(上接第169页)高其耐蚀性。
(3)激光淬火/渗氮层中E corr 值较气体渗氮的
提高，自腐蚀电流由气体渗氮的57.68μA/cm 2减小到激光的/渗氮的3.166μA/cm 2
，耐蚀性显著
提高。参考文献:
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2实验结果及分析
2.1实验结果
渗碳淬火+200℃回火后的渗层组织为马氏
体和碳化物，心部为马氏体、碳化物和珠光体。
淬火后的硬度平均值为60HRC ；160、200和
250℃回火后的硬度分别为63.6、62.6和61.1HRC 。
经(920～940)℃×3.5h 渗碳，渗层深度为
0.55mm ；淬火态心部硬度为47HRC 。
淬火试样压断，断口经清洁处理后，可以清楚地分辨渗层和心部，宏观组织呈瓷状，组织很细密。
2.2工艺分析
3Cr2W8V 钢是一种热作模具钢，具有较高的
高温强度、红硬性、高温耐磨性和热疲劳强度。它的淬火温度根据使用要求不同范围较宽，通常在
1080～1150℃淬火，硬度为52HRC 左右，在600～680℃回火，硬度低于46HRC ，随淬火温度
的升高，硬度提高。也有采用1000～1020℃淬火、
500℃回火以提高高温冲击韧度。采用氮化或硫
氮共渗，可以大大提高高温耐磨性，但氮层较薄，脆性较大，不能满足负荷大的工况。
3Cr2W8V 钢制焊管压缩轧辊进行930℃×3.5h 渗碳，虽保温时间长，但碳化物溶解并不充
分，基体处于贫碳状态，淬火后心部组织为低碳隐晶马氏体，硬度为47HRC 左右，心部韧性较好，渗碳层由于碳大量渗入碳化物层，在500倍显微镜下观察，可以看到渗碳区细小的针状马氏体和心部较多的条状马氏体组织。3Cr2W8V 钢制压缩轧辊经渗碳处理后，由于W 、Cr 、V 及其碳化物的耐热性，大大提高了200℃以上的耐热磨损性和红硬性。经过六年多的使用考验，经渗碳淬火的辊子能生产焊管800～1000t 以上，寿命提高了
2～3倍。
3结束语
正确的热处理工艺是提高轧辊使用寿命的关
键。3Cr2W8V 钢用作热作模具材料，不仅采用高温淬火、高温回火和氮化处理，还可以采用中温渗碳和淬火加低温回火，以适应于较低温度的耐热磨损工作状况要求。参考文献:
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