硬質(zhì)合金軋輥基體鋼和低碳高速鋼的一般特性:
長期以來,硬質(zhì)合金軋輥冷鐓模、冷擠壓模,均采用高速鋼或高碳高銘鋼制造。由于這些鋼的韌性較低,模具的早期脆斷嚴重,使用壽命不高。為了提高高速鋼的韌性,可采用降低淬火溫度的方法,但更多的是采用基體鋼和低碳高速鋼。基體鋼,其化學成分相當于高速鋼淬火后的基體組織成分,因基體鋼中共晶碳化物數(shù)量少且細小均勻,韌性也相對提高了。近年來我國研制的基體鋼是以W6MoSCr4V2和W18Cr4V的基體成分為基礎(chǔ)發(fā)展改性的,如6Cr4W3Mo2VNb、7C7Mo2V2Si 等。低碳高速鋼,其鋼中的合金元素與高速鋼相近,但含碳量較低,常用于高沖擊載荷下耐磨損的模具,典型的鋼號是6W6Mo5Cr4V。它和基體鋼都有接近高速鋼的強度,且韌性好,同時在某些工藝性能方面也有明顯的改善。
這些硬質(zhì)合金軋輥鋼還是屬于高速鋼類型的菜氏體鋼種,在鋼水凝固時仍會產(chǎn)生偏析或形成比較少量的共晶組織,是使這些鋼呈現(xiàn)脆性的根源,熱加工時仍需注意。因為鋼的導熱性差,應該緩慢加熱,采用連續(xù)式爐加熱時,最好在下加熱區(qū)(900~1 000 C)內(nèi)保溫均熱,以保證鋼錠加熱均勻。
硬質(zhì)合金軋輥基體鋼和低碳高速鋼鍛后必須退火,同時對返修的模具(需進行重新淬火)也應進行退火。這些鋼特別是鉬含量較多的鋼,其脫碳敏感性較強,當不采用真空爐或保護氣氛爐退火時,必須采取其他保護措施以防止嚴重脫碳。
在淬火時,由于硬質(zhì)合金軋輥鋼容易脫碳且又必須在高溫下進行加熱以保證碳和合金元素充分地溶人奧氏體中,因此,應盡可能地采用真空爐、可控氣氛爐或鹽浴爐加熱,以防止工件脫碳,并采取預熱措施(常在500~800C進行二次預熱),以減少工件在高溫區(qū)的停留時間。淬火加熱溫度提高,淬火組織中李晶型馬氏體的比例增加,基體中溶人的碳和合金元素更多,馬氏體的開始轉(zhuǎn)變點M,降低,殘余奧氏體的數(shù)量增多等,將使鋼的強韌性發(fā)生變化。因此,在工業(yè)生產(chǎn)中應根據(jù)硬質(zhì)合金軋輥的工作條件和使用要求來選擇淬火溫度,對承受高抗力(-般2500 MPa左右)和適當韌性的模具,如反擠壓模具,可選用較高的淬火溫度;對形狀復雜或承受壓強較小和要求韌性的模具,宜采用較低的淬火溫度。至于淬火冷卻,可視硬質(zhì)合金軋輥工作要求選用油冷、空冷或分級淬火等方式。
基體鋼在回火過程的轉(zhuǎn)變與高速鋼相類似,在250 -400 C范圍回火時,滲碳體M:C不斷地析出并聚集長大,鋼的硬度下降。隨著回火溫度的提高,滲碳體型碳化物向M。C轉(zhuǎn)化,形成高鉻碳化物,鋼的硬度回升,在500 ~600 C間殘余奧氏體迅速分解轉(zhuǎn)變并伴有彌散相的析出,使硬度提高,即出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象,而隨著回火溫度的進一步升高,由于碳化物的集聚,鋼的硬度又迅速下降。工業(yè)生產(chǎn)中一 般采用3次回火,每次回火應冷卻至室溫,以保證殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。