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轧辊用中碳Si-Mn系贝氏体/马氏体复相钢组织和性能的研究

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轧辊是轧钢生产中的主要耗备件之一。随着轧钢技术的发展，轧机速度和自动化程度的不断提高，对轧辊质量特别是轧辊的热疲劳性、强度及韧性等提出了更高要求。本文根据贝氏体尤其是下贝氏体具有的一些特性及合金元素在轧辊中的作用，设计不同成分的轧辊材料，通过不同热处理条件下组织观察和力学性能的测试，确定每种材料的最佳热处理工艺，并且通过比较各种材料在最佳的热处理工艺条件下组织和性能，确定最佳的Si、Mn合金成分范围。从而获得组织均匀，具有良好的力学性能和较高的热疲劳抗力的轧辊材料，并具有很好的经济效益。
　　 本文研究结果表明：(1)以Si、Mn为主要合金元素的贝氏体/马氏体复相钢具有较宽的淬火加热温度范围和回火温度范围，并具有较高的热疲劳性。(2)该类钢最佳等温处理工艺为：320℃等温1.0h～2.0h后回火温度在250℃～300℃，回火时间为2.5h～4.0h。(3)该类贝氏体/马氏体钢在250℃～450℃回火,可获得较高的强度、硬度和良好的韧性配合；回火温度在550℃出现明显的回火脆性。(4)正火回火后获得回火马氏体多于等温回火后的，而获得的韧性相贝氏体低于等温回火后的，致使正火回火后的硬度和抗拉强度高于经等温淬火同一温度回火的硬度和抗拉强度，而韧性低于经等温淬火同一温度回火的韧性。(5)硅与锰的适量配合能使钢的淬透性进一步提高，并使锰的强化作用更明显。当硅含量在1.00[％]～2.00％(wt[％])当锰含量在1.00[％]～3.00[％](wt[％])范围内随锰含量的升高组织由下贝氏体转向粒状贝氏体，韧性升高，最佳Mn含量范围可控制在1.80[％]～2.50[％](wt[％])。
　　 通过试验研究及分析，确定较为理想的化学成分为：C：0.38[％]，Si：1.85[％]，Mn：2.36[％]，Cr：1.07[％]，Mo：0.23[％]，Ni：0.25[％]，V：0.11[％]，Nb：0.11[％]。其最佳热处理方案及性能为950℃×1h正火+250℃×2.5h回火，HRC=51.7，αK=20.6J/cm2，σb=1731.7MPa；950℃×1h奥氏体化+320℃×1h等温淬火+250℃×2.5h回火，HRC=50.8，αK=20.9J/cm2，σb=1508.0MPa。

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