[发明专利]一种高硼高速钢轧辊材料

说明书

技术领域

本发明属于耐磨材料技术领域，涉及一种用做轧辊的高速钢材料，特别涉及一种高硼高速钢轧辊材料。

背景技术

高速钢轧辊具有硬度高、红硬性好等特点，已广泛应用于轧钢生产中。

日本专利JP8020837公开了一种高速钢轧辊材料的化学组成，主要元素如下：1.50～3.50％C、＜1.50％Si、＜1.20％Mn、5.50～12.00％Cr、2.00～8.00％Mo、3.00～10.00％V、0.60～7.00％Nb、0.01～0.200％B、0.08～0.300％N，余量Fe。

日本专利JP2001294975-A也公开了一种高速钢轧辊材料的化学组成，主要元素如下：1～3.5％C、4.5～10％V、3～10％Cr、0.2～2％Si、0.2～2％Mn、2～15％(Mo+W)，余量Fe和杂质。

欧洲专利EP1033191-A1公开了一种离心铸造高速钢复合轧辊的制造方法，高速钢主要的化学组成如下：2.3～3.5％C、6～8％V，3～9％Mo。为了减轻元素偏析，加入N、Ta，Ha、Zr和Nb等元素，形成含V和Ta，Ha、Zr、Nb的复合氮化物，有利于离心铸造高速钢轧辊元素偏析的减轻。但Ta，Ha等元素价格高，将增加轧辊生产成本，另外，加入氮易出现气孔，损害轧辊性能。

中国发明专利CN1807671公开了一种连续复合高速钢轧辊工艺配方，外层辊身的工艺配方(重量％)是：1.5～3.5C、2.0～7.0Cr、2.0～7.0Mo、4.0～10.0V、4.0～10.0W、0～10.0Co，Ni＜2.0，其余为Fe。

目前用高速钢轧辊取代半钢轧辊、高铬铸铁轧辊和镍铬无限冷硬铸铁轧辊，对于提高轧辊寿命，延长轧辊更换周期，都取得了良好的效果。但上述高速钢轧辊中，都含有较多价格昂贵的钒元素，增加了高速钢轧辊的生产成本。尽管钒易形成高硬度的MC型碳化物，对提高轧辊耐磨性有利，但钒含量高时，由于沿晶界易出现龟裂，基体易优先磨损，轧材粘附于辊面，辊表面易粗糙，降低轧材表面质量，反而加快了换辊周期。此外MC数量过多，硬度过高，导致磨削加工困难，同时随着钒含量的增加，合金碳化物MC尺寸增大，高速钢轧辊的韧性和热疲劳性能下降。另外，上述高速钢轧辊中，碳含量都在1％以上，碳部分进入碳化物，部分进入基体，碳含量高，导致基体韧性低，且热疲劳性能差。轧辊使用中易出现龟裂，甚至发生剥落现象，影响轧钢正常生产。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，而提供一种高硼高速钢轧辊材料。本发明采用廉价的硼与铁反应，生成高硬度的硼化物，利于改善轧辊的耐磨性，另外，硼少量溶于铁基体中，可改善高速钢轧辊的淬透性和淬硬性；同时大幅度降低高速钢轧辊中的钒含量，可减少高速钢轧辊生产成本，并改善高速钢轧辊的磨削加工性能；通过降低高速钢轧辊的碳含量，可明显提高高速钢轧辊的抗疲劳性能。

本发明所提供的高硼高速钢轧辊材料的化学组成成分是(重量％)：0.25～0.40C、1.8～2.5B、3.8～4.2Cr、1.0～2.0W、1.0～2.0Mo、0.8～1.0V、1.5～1.8Si、0.2～0.4Al、0.25～0.40Ti、0.05～0.20RE、0.02～0.05Zr、0.5～0.8Cu、Mn＜0.5、P＜0.04、S＜0.04，余量为Fe，化学成分的总和为100％，其中3.5＜W+2Mo＜5.2。

本发明高速钢材料经熔炼、铸造、淬火和回火处理后，即可加工成高硼高速钢轧辊。

轧辊的性能是由金相组织决定的，而一定的组织取决于化学成分及热处理工艺，本发明高硼高速钢轧辊材料的化学成分是这样确定的：

碳：碳加入高速钢轧辊中，部分与合金元素化合，形成碳化物，有利于改善轧辊耐磨性，部分进入基体，有利于提高轧辊的淬透性和淬硬性，由于本发明材料中加入硼元素，而硼元素也有提高轧辊的淬透性和淬硬性的作用，因此本发明轧辊材料可以适当降低碳元素加入量，碳元素加入量的下降，有利于淬火热处理后获得综合力学性能好的板条马氏体组织，促进轧辊抗疲劳性能的改善。本发明高速钢轧辊材料合适的碳含量为0.25～0.40％。

硼：硼加入高速钢轧辊，少量进入基体，有利于改善基体的淬透性和淬硬性，大部分易与铁、铬等元素化合，形成硬度高、热稳定性好的合金硼化物，有利于改善高速钢轧辊的耐磨性，加入了过少，合金硼化物数量少，对提高高速钢轧辊耐磨性影响不明显，加入量过多，合金硼化物数量多，导致轧辊脆性增大，合适的硼元素加入量为1.8～2.5％。