專利名稱：高性能優質大中型軋輥用鋼6CrW2SiMoV的制作方法
技術領域：
本發明屬合金工具鋼領域。
背景技術：
國內軋鋼行業是靠大量投資，引進國外最先進裝備快速發展起來的，軋輥行業則主要靠 自力更生，不斷技改、擴建而推動發展。與軋鋼行業相比，軋輥行^d的發展較慢，經歷更艱 辛，國內軋輥低檔次產品供大于求，產品過剩，制造廠競相壓價，而商檔優質軋輥供應不足，
依靠進口的局面始終未能得到徹底改變。近年來，大型H型鋼軋機使用的軋輥也需依靠進口， 大型型鋼和板帶軋機急需的復合半鋼輥套，高鉻鋼、半高速鋼、高速鋼軋輥和大型深淬硬層 工作輥和支撐輥，國內雖然已經能夠小批量生產，但生產的產品還不能穩定達到國際同類產 品的技術指標和性能，無法全面滿足現代化軋機的使用及供貨要求。
高性能優質大中型軋輥用鋼6CrW2SiMoV，本發明是在耐沖擊鋼6CrW2Si的基礎上添加 兼有固溶強化、彌散強化以及延緩碳化物析出的微量合金元素，通過增加微量鉬合金與鎢元 素共同作用，在鍛造、熱處理等組織轉變時以更為彌散的碳化物析出，限制晶粒的長大，而 使回火狀態下獲得較高的強韌性，具有更高的淬火硬度和耐磨強度；釩微量合金元素以化合 物和固溶狀態存在于鋼中，表現為其碳氮化物因形變誘導析出，有效釘扎奧氏體晶界使晶粒 不會長大，同時V等元素的碳氮化物沉淀在晶界和位錯上，阻止再結晶和位錯運動，抑制再 結晶過程的進行，減小了鋼的熱過敏性，同時增加了材料的耐磨性，提高了抗氧化脫碳敏感 性。軋輥材料性能更加優良、穩定，能夠替代進口產品滿足現代化軋機的使用要求。
發明內容
針對現有耐沖擊鋼6CrW2Si通過添加Cr、 Mo、 V、 N等元素來實現進一步強化材料的整 體綜合性能，本發明提出了一種采用微量合金元素進行強化、改善工具鋼整體性能，拓展工 具材料的使用領域，為解決高性能優質大中型軋輥用鋼提供了新的思路，為高性能優質軋輥 用鋼的性能優化提供了創新技術，促進軋鋼產業的完全國產化生產。
本發明的高性能優質大中型軋輥用鋼，按重量百分比由以下元素組成C: 0.60~0.70、 Si: 0.5~0.8、 Mn:《0.40、 P: 0細1 0.Q2、 S: 0細1 0.015 、 Cr: 1.20~1.50、 W: 2.2(^2.70、
3Mo: 0.20-0.40、 V: 0.05~0.15、 N: 0.02~0.05，其余為Fe和不可避免的雜質。按該成分范圍， 采用電爐初煉-LF精煉-電渣重熔-鍛制工藝路線。創新了LF精煉過程頂渣控制技術、增氮技 術、以及夾雜物變性處理和控鍛-控冷等技術。嚴格控制有害元素含量，以提高鋼的純凈度和 成分控制精度。
本發明所述的高性能優質大中型軋輥用鋼6CrW2SiMoV，通過添加Cr、 Mo、 V、 N等元 素實現進一步強化材料的整體綜合性能。在鍛造、熱處理時以更為彌散的碳化物析出，限制 晶粒的長大，而使回火狀態下獲得較高的強韌性，具有更高的淬火硬度和耐磨強度；釩微量 合金元素以化合物和固溶狀態存在于鋼中，表現為其碳氮化物因形變誘導析出，有效釘扎奧 氏體晶界使晶粒不會長大，同時V等元素的碳氮化物沉淀在晶界和位錯上，阻止再結晶和位 錯運動，抑制再結晶過程的進行，減小了鋼的熱過敏性，同時增加了材料的耐磨性，提高了 抗氧化脫碳敏感性。軋輥材料性能更加優良、穩定，能夠替代進口產品滿足現代化軋機的使 用要求。另外在材料鍛制中控制A1N微細沉淀析出，以抑制奧氏體再結晶晶粒及晶粒長大。 鋼中適量的AlN或TiN可以提高鋼的機械性能，能有效地控制奧氏體晶粒度，細化晶粒。
所述的高性能優質大中型軋輥用鋼6CrW2SiMoV,通過電渣重熔技術控制夾雜物成分， 細化夾雜物顆粒，弱化裂紋的萌生與擴展，使其具有高的疲勞強度。該新鋼種中夾雜物包括 硫化物、氧化鋁、硅酸鹽以及球狀氧化物等。鋼中夾雜物經過熱加工后，可能成長條、紡錘 或者圓球等形狀，其中后兩者有利于韌性和切削性能的提高。通過鋁脫氧和添加合金變性處 理冶煉工藝，以控制夾雜物形態、尺寸、含量、分布及變形參數，以提高鋼的力學性能及等 向性能，還可弱化裂紋萌生與擴展，提高疲勞強度。
本發明生產出的高性能優質大中型軋輥用鋼6CrW2SiMoV，顯微組織為珠光體+碳化物， 晶粒度為6 10級；力學性能(淬火+20(TC回火)為Rm^2850MPa， ReD1550MPa， Aku2> 11. 5J。
本發明中有關合金元素在鋼的作用，敘述如下
C: 0.60 0.70%，碳對工具鋼的硬度和耐磨性影響最大，是最有效的強化元素之一，同時 又是最廉價的化學元素。但是碳含量過高會明顯降低鋼的塑性和韌性。
Si: 0.5~0.8%，硅能顯著強化奧氏體，具有較強的固溶強化效果。但過高的硅降低鋼的 韌性和其他工藝性能。
Mn:《0.40%，作為夾雜物元素，應當嚴格控制，當錳的含量過高時，易于出現貝氏體 組織，惡化鋼的韌性，并對熱、冷加工等工藝性能產生不利的影響。
P: 0.0001-0.02%，本發明中磷在鋼種屬于有害元雜質元素，易形成帶狀組織，增大鋼的冷脆性。因此含量越低越好。
S: 0.0001-0.015%，本發明中適量的硫屬于有害元雜質元素，易形成帶狀組織，增大鋼
的熱脆性。因此含量越低越好。
Cr: 1.20~1.50%，鉻能增加鋼的淬透性，可提高合金根據鋼的硬度和耐磨性，有良好的 回火穩定性。
W: 2.20~2.70%，鴇在鋼中能增強淬透性和硬度，除形成碳化物外，部分地溶入鐵中形 成固溶體，能顯著增強鋼的耐磨性和回火穩定性，同時由于形成的碳鎢化合物能阻止碳化物 的聚集，可降低鋼的過熱敏感性。
Mo: 0.20~0.40%，鉬提高鋼的淬透性和回火穩定性，其效果明顯高于鎢的作用，少量的 合金添加，能增加鋼對變形、開裂和磨損的抗力。
V: 0.05~0.15% ，釩能與碳、氨、氧形成穩定的化合物，主要是以碳化物的形態存在， 起到細化組織和晶粒，降低過熱敏感性，提高鋼的強度和韌性，增強回火穩定性和耐磨性。
N: 0.02~0.05%，氮與鋼中的殘鋁結合成A1N,作為晶粒尺寸細化劑和析出促進劑，有效 阻止奧氏體晶粒粗化，得到細小的鐵素體晶粒，有利于提高鋼的韌性。
本發明提供的鋼種已經通過大中型軋輥技術指標考核，并可應用大中型軋輥。本發明鋼
種具有以下優點
1、 性價比高，優化了鋼種力學性能。與現有的軋輥質鋼相比，制造成本增加不是很大， 鋼種力學性能得到較大幅度優化，與進口材料相比，生產成本下降十分明顯。實現了工具鋼 種的強韌性、性價比的最佳匹配。
2、 使用性能優異。與現有軋輥鋼相比，硬度、耐磨性、淬硬層深度及塑韌性均有不同程 度提高，構件的疲勞試驗等試驗表明，其使用性能優異。
3、 鋼種的生產、制備工藝簡單。與傳統非調質鋼相比，采用電爐初煉-LF精煉-電渣重熔 -鍛制工藝路線，生產工藝易于控制和掌握，制品質量及組織性能達到規定的要求。
具體實施例方式
下面結合具體實施實例來進一步說明本發明。 發明實施例
本發明涉及的面向未來高性能優質大中型軋輥用鋼，按重量百分比由以下元素組成C:
0.60~0.70、 Si: 0.5~0.8、 Mn:《0.40、 P: 0.0001~0.02、 S: 0.0001~0.015 、 Cr: 1.20~1.50W: 2.20 2.70、 Mo: 0.20~0.40、 V: 0.05-0.15、 N: 0.02~0.05，其余為Fe。所述的高性能優 質大中型軋輥用鋼6CrW2SiMoV，顯微組織為珠光體+碳化物，晶粒度為6 10級；力學性能 (淬火+200。C回火)為Rm》2850MPa， ReD1550MPa， Aku2》11.5J。制備方法為(l)冶 煉及合金化電爐冶煉，出鋼、采用爐外精煉至化學成分范圍符合要求，保護澆注；電渣重 熔精煉；(2)控鍛控冷鋼坯在加熱爐的均熱溫度為1000 120(TC，開鍛溫度1000~1150°C， 終軋溫度850~920°C，鍛件的冷卻速度為30 100°C/min。
根據本發明鋼種設計成分，采用電弧爐初煉-LF精煉-電渣重熔-鍛制工藝路線，對試驗用 鋼進行化學成分分析及力學性能檢測。
所述初煉，爐內加優質廢鋼，冶煉用原輔材料應保持干燥，嚴格控制鋼中的磷、砷、鉛 等有害元素；出鋼溫度為1580 1650°C。
所述爐外精煉的時間為30 50分鐘，在精煉合金化過程中，所有脫氧合金化結束后，依 次加入Cr、 Mo、 Al合金、V、 N合金等；精煉后進行鈣處理，促進加雜物的上浮和"變性"。
所述電渣重熔工序采用液渣電阻熱融化自耗電極，以液滴形式通過渣池滴入熔池，在水 冷結晶器中自下而上順序凝固成電渣鋼錠。
鍛制工序中，鋼坯在加熱爐的均熱溫度為1000~1200°C，開軋溫度1000-1150°C，終鍛溫 度850~920°C，鍛件的冷卻速度為30 100°C/min。
權利要求
1、一種高性能優質大中型軋輥用鋼，其特征在于，化學成分范圍按重量百分比計為C∶0.60～0.70、Si0.5～0.8、Mn≤0.40、P0.0001～0.02、S0.0001～0.015、Cr1.20～1.50、W2.20～2.70、Mo0.20～0.40、V0.05～0.15、N0.02～0.05，其余為Fe。
全文摘要
本發明是一種高性能優質大中型軋輥用鋼6CrW2SiMoV，屬于合金結工具領域，其化學成分按重量wt％含有C0.60～0.70、Si0.5～0.8、Mn≤0.40、P0.0001～0.02、S0.0001～0.015、Cr1.20～1.50、W2.20～2.70、Mo0.20～0.40、V0.05～0.15、N0.02～0.05，其余為Fe。本發明通過添加Cr、Mo、V、N等元素實現進一步強化材料的整體綜合性能。在鍛造、熱處理時以更為彌散的碳化物析出，限制晶粒的長大，而使回火狀態下獲得較高的強韌性，具有更高的淬火硬度和耐磨強度；釩微量合金元素以化合物和固溶狀態存在于鋼中，表現為其碳氮化物因形變誘導析出，有效釘扎奧氏體晶界使晶粒不會長大，同時V等元素的碳氮化物沉淀在晶界和位錯上，阻止再結晶和位錯運動，抑制再結晶過程的進行，減小了鋼的熱過敏性，同時增加了材料的耐磨性，提高了抗氧化脫碳敏感性。軋輥材料性能更加優良、穩定，能夠替代進口產品滿足現代化軋機的使用要求。
文檔編號B21B27/00GK101509101SQ20091011898
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月11日 優先權日2009年3月11日
發明者余俊峰 申請人:江蘇省芙蓉模具材料科技有限公司