近年来国外采用新的轧辊制造工艺方法,使复合轧辊的强韧性和耐磨性显著提高,新工艺生产的轧辊将逐渐取代旧工艺生产的轧辊。近年来开发的高速钢复合轧辊已成为轧辊生产的主要方向。这种高速钢复合轧辊的外层是高碳高速钢或半高速钢,芯部是高强韧性的铸钢或锻钢,因而具有很好的耐磨性和整体强韧性。在冷、热带钢轧机上作为工作辊,使用寿命成倍增加,正在获得广泛应用。

轧辊作为轧机的关键零件直接决定着生产工艺的合理性和产品的经济性。随着轧制技术的进步,对轧辊的整体强韧性和使用寿命要求不断提高,特别是对于新型轧机上的双金属复合轧辊更是如此。如何提高轧辊使用寿命和强韧性以适应轧机的需要已经成为轧辊研制者面临的新课题。传统的轧辊已不能满足使用寿命和强韧性的要求,以强韧锻钢为芯材的双金属复合轧辊正成为发展趋势和研究热点。

复合轧辊用高速钢材料的性能主要取决于其微观结构特征:

①碳化物的种类、形状、体积分数及分布;

②基体的性能特点;

③晶粒尺寸大小。高速钢材料的微观组织结构与合金成份设计、工艺条件和热处理工艺有关,研究结果表明:组织中不同类型碳化物的形成主要取决于强碳化物形成元素。当含铬较高时,硬质相主要是位于奥氏体晶粒内部的M7C3型碳化物和沿晶界分布的M3C型碳化物;当钨和钼含量较高时,硬质相主要是位于奥氏体晶粒内部的MC型碳化物和沿晶界分布的M2C型碳化物;当合金中的钒含量增加时,MC型碳化物增加,并且颗粒变的更加细小而且弥散分布在奥氏体晶粒内部,基体组织为奥氏体转变而来的片状马氏体和板条状马氏体的混合物。研究结果表明:高碳高钒系列高速钢在不同的热处理工艺条件下得到的微观组织是不同的,碳化物主要是VC,基体组织为残余的奥氏体和马氏体(或回火马氏体)。

根据国内外对高速钢复合轧辊的研究和使用情况,高速钢复合轧辊的特点可归纳如下：

1)高速钢是含有大量的W、Mo、Cr、V、Co等合金元素的高合金钢,这些元素的碳化物有很高的常温硬度。轧辊中常见的碳化物硬度值。尤为可贵的是,与普通材料相比,高速钢具有良好的红硬性。因此它具有良好的高温耐磨性,特别适宜于制造热轧工作辊。

2)高速钢复合轧辊芯部选用锻钢材料,具有很好的韧性,可以提高轧辊的弯曲负载,并且辊颈没有断裂的危险。

3)由于高速钢复合轧辊的芯部是高韧性的锻钢或铸钢,外层是高硬度的高速钢,因此轧辊具有很好的耐磨性和韧性,可以很大程度地提高轧辊的使用寿命。从高速钢复合轧辊和高铬铸铁轧辊的模拟磨损试验结果,表明高速钢复合轧辊的耐磨性比高铬铸铁轧辊好的多。

高速钢复合轧辊外层和芯部的过渡层金属结合很好,并且外层又具有很高的残余压应力,可以防止轧辊表面上的裂纹向芯部扩散而导致轧辊表层剥落