延長球墨鑄鐵軋輥使用壽命的有效方法

熱軋輥是軋制生產(chǎn)的關(guān)鍵部件，其中，合金球墨鑄鐵軋輥因具有良好的導(dǎo)熱和抗熱疲勞能力而常被用作中軋過渡道次軋輥。這些軋輥不僅工作時受到較大的工作壓力及沖擊作用，而且表面直接和高于1000℃的的高溫軋材接觸，因而容易導(dǎo)致磨損和熱疲勞。大型軋鋼機的軋輥，尺寸大、精度高、價格昂貴，頻繁的更換致使鋼廠的噸鋼軋輥成本相當(dāng)高昂。因而，采用適當(dāng)?shù)墓に噷堓伇砻孢M(jìn)行強化處理，提高工作表面的耐磨性和抗熱疲勞性，是目前鋼鐵企業(yè)降低成本、提高工效的有效措施。石家莊鐵道大學(xué)對750mm×900mm的合金球墨鑄鐵熱軋輥進(jìn)行了激光表面強化處理，處理后使軋輥表面的硬度較基體硬度提高了29～39HRC，達(dá)到60HRC以上。經(jīng)過一年多生產(chǎn)實踐證明，激光表面處理后的球鐵軋輥的過鋼量從原來的11500噸提高到29000～33000噸;是原過鋼量的2.52～2.87倍，且軋輥表面磨損均勻，強化效果十分明顯。這樣不僅大大降低了軋鋼成本，減少了停機換輥時間，提高了軋機的生產(chǎn)效率，而且降低了軋鋼工人的勞動強度，獲得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

試驗表明，采用2.4千瓦的激光功率，5毫米直徑的激光光束，每秒7毫米的掃描速度，可以獲得深達(dá)1.69毫米的表面硬化層，硬度可達(dá)62HRC。其顯微組織由0.23毫米厚的熔凝層與1.46毫米厚的相變層所組成。最表面的熔凝層組織較復(fù)雜，由于激光處理時碳化物基本溶解，造成組織中碳和合金元素Cr，Ni含量較高，在隨后冷卻轉(zhuǎn)變中形成胞狀奧氏體組織，殘留奧氏體量很多，硬度值波動較大。相變層的硬度值達(dá)到最大，而且在整個厚度區(qū)基本保持一致。這是因為該區(qū)域在快速加熱下仍保留了較多的碳化物，并使其呈細(xì)小的分布狀態(tài)，隨后冷卻時組織轉(zhuǎn)變?yōu)楦咛捡R氏體和較少量的殘留奧氏體，故硬度值較高。值得指出的是，硬化層的硬度分布幾乎無變化梯度，這對提高零件的耐磨損壽命十分重要。常規(guī)熱處理硬化層的硬度從表面到內(nèi)部有明顯的硬度下降梯度，表面硬度最高，耐磨性最好，但隨著服役時間增加，表面逐漸被磨去，接觸面的硬度值逐漸降低，磨損隨之加劇，最終導(dǎo)致因磨損量過大而失效。而激光淬火的硬化層硬度值保持在高值，當(dāng)表面磨去后，新的接觸面的硬度值并未下降，耐磨性仍然很好，因而不會發(fā)生磨損隨之加劇的現(xiàn)象，大大提高了耐磨損壽命。另一方面，相變硬化層里還具有較高的壓應(yīng)力，這也有利于改善軋輥的耐磨性和抗熱-機械疲勞性。

軋輥的激光表面處理工藝簡單易行，成本低廉，具有很好的應(yīng)用前景。但是，處理后的硬化層內(nèi)容易產(chǎn)生裂紋，這是由于軋輥體積龐大，冷卻速度很大，軋輥表層的殘余應(yīng)力很大的結(jié)果。合理選擇激光功率、掃描速度等工藝參數(shù)以避免裂紋的產(chǎn)生是該方法必須注意的關(guān)鍵。