專利名稱：免冷處理低合金深硬化層冷軋輥用鍛鋼的制作方法
技術領域：
本發明屬于一種冷軋棍用鋼材，特別涉及一種免冷處理低合金深硬化層冷軋輥用鍛鋼。
在冷軋金屬板材時，軋輥會因磨損而使直徑減小。為了保證軋制的金屬板材厚度始終均勻一致，在生產中一般采取調整軋機上、下軋輥之間的縫隙來保證產品質量。由于軋機的調整范圍較大，因而軋輥直徑可使用的尺寸范圍也很大。但如軋輥的硬化層深度較淺，磨損到一定程度必須把軋輥卸下來再進行淬火、回火處理后才能重新使用。因此換輥次數多，生產效率低。如果軋輥的硬化層深度增大或硬化層耐磨性提高，都可以減少換輥的頻率，提高軋鋼效率。
在日開昭57-47849、日開昭57-108248、日開昭63-157836專利文件中都公開了一種冷軋輥用鋼材。這些鋼種都是通過加入Cr、Ni、Mo等元素來改善軋輥的耐磨性和抗折性。但鋼中合金元素的含量較高，特別是Cr的含量仍然較大，就必然使軋輥淬火后殘余奧氏體含量較多，因而軋輥的性能仍不夠理想。為了提高軋輥的性能就必須進行冷處理，這樣必然帶來生產工藝復雜，成本高。
在CN86104669A專利文件中也公開了一種鍛造的冷軋軋輥。這種軋輥所用的鋼材，雖然是通過限制Cr的含量來增加硬化層深度，但Cr的含量還仍然較高，而且硬化層只有29.6mm深。目前軋機對軋輥半經調整的尺寸范圍遠遠大于29.6mm。這樣換輥的次數還是較多，生產效率仍然較低。
本發明的目的是克服現有技術中的不足之處而提供一種Cr含量低、且不含Ni的、低合金度的、不需要進行冷處理而且硬化層深的冷軋輥用鍛鋼。
本發明的目的可以通過以下措施來實現免冷處理低合金深硬化層冷軋輥用鍛鋼的組成成分如下(重量％)C 0.75～1.05V 0.05～0.35Cr 0.75～1.35Ca 0.003～0.012Al 0.55～3.00Mo 0.25～0.65Ce 0.005～0.03其余為Fe和不可避免的雜質，雜質按GB1299-85控制為Si≤0.40、Mn≤0.40、P≤0.030、S≤0.030各元素在鋼中的作用如下a)碳含量為0.75～1.05％，較高的碳含量是為了保證淬火后馬氏體有較高的硬度，另一方面要保證鋼是過共析鋼，淬火回火后在回火馬氏體基體上有適當的碳化物，以增加鋼的耐磨性。
b)Cr含量為0.75～1.35％，Cr能顯著提高鋼的淬透性，增加回火穩定性和淬硬層的耐磨性。但隨Cr含量增加，Ms點強烈下降，使鋼淬火后殘余奧氏體量增加。為了不明顯增加殘余奧氏體量而免去冷處理，限制Cr量的上限≯1.35％。
c)Al為0.55～3.00％。Al是提高淬透性、增加硬化層深度的重要元素之一。Al的優點是在提高淬透性的同時，提高Ms點減少淬火后殘余奧氏體量，是軋輥免冷處理的重要元素之一。
d)Mo含量為0.25～0.65％。Mo與Cr、Ca等元素配合，能提高鋼的淬透性，從而增加硬化層深度。
e)Ca含量為0.0005～0.012％。微量Ca與Mo配合，能提高鋼的淬透性，在提高淬透性的同時，提高Ms點，降低淬火后殘余奧氏體量，Ca也是軋輥免冷處理的重要元素之一。
f)Ce含量為0.005～0.03％。微量Ce能凈化鋼材，提高鋼的質量，同時微量Ce進入固溶體，能提高鋼的淬透性，但對Ms點和淬火后殘余奧氏體量無明顯影響。
g)V含量為0.05～0.35％。V主要作用是細化晶粒，提高鋼晶粒粗化的溫度，降低鋼的過熱敏感性，同時增加鋼的強度和耐磨性。
本發明與現有技術相比有如下優點①鋼的組成成分中合金的含量低，特別是Cr的含量較低，并且有一定的限制，而且不含Ni，從而降低了鋼的成本。
②通過加入Al、Ca、Ce等元素來提高鋼的淬透性，使硬化層深度增加，可達到40mm～93mm。同時減少殘余奧氏體量，省去了淬火后的冷處理工藝。
③鋼的熔煉和冷軋輥的制造均采用一般的熔煉和生產方法，無任何特殊要求，而且不需要冷處理，因此生產工藝簡單，成本低。
附圖的圖面說明如下
圖1是本發明鍛鋼硬度沿橫截面變化圖；圖2是本發明鍛鋼硬度隨淬火溫度和回火溫度變化圖；下面結合實施例對本發明作進一步詳述實施例11、熔煉按鋼的常規熔煉方法，根據合金的成分配好原料，裝入中頻感應電爐中，加熱至1600～1800℃進行熔煉。根據爐前取樣控制好成分，凈化脫氣后，澆鑄成鋼錠。從鋼錠取樣分析結果如下(重量％)C＝0.78 Si＝0.32 Mn＝0.24 Cr＝0.78 Al＝2.70 Mo＝0.40V＝0.10 Ca＝0.009 Ce＝0.027 P＝0.028 S＝0.0242、鍛造鋼錠經1100～1150℃加熱后，在1100～850℃之間鍛成需要的坯料，鍛后坯料在爐中緩慢冷卻到400℃，在400℃保溫一小時，再升溫至720℃保溫4小時后隨爐冷卻。
3、擴散退火坯料在1150℃退火8～12小時，隨爐緩冷。
4、切削加工將上述工序中造成的氧化脫碳層加工掉。
5、調質處理在920℃保溫，保溫時間按2min/mm計算，然后在油中淬火到100℃左右，最后在740℃爐中回火5小時。
6、切削加工加工成尺寸為Φ220×300mm的試樣。
7、淬火用工頻感應器加熱，工件旋轉，感應器沿工件軸向往返運動。加熱1200秒，加熱后噴水冷卻至100℃左右。
8、回火在150℃油爐回火25小時。
9、用線切割切斷試樣，測截面硬度變化，即可測得硬化層深。在硬化層內用線切割取樣測量殘余奧氏體量。
10、檢驗結果硬化層深距表面46mm處，HRC＝64.5(HS 90)硬化層殘余奧氏體量10.63％實施例2熔煉、鍛造及其它處理方法步驟與實施例1相同。
從鋼錠取樣分析結果如下(重量％)C＝0.94 Si＝0.40 Mn＝0.34 Cr＝1.32 Al＝0.63 Mo＝0.55V＝0.07 Ca＝0.011 Ce＝0.026 P＝0.030 S＝0.027淬火加熱時間為1800秒。
檢驗結果硬化層深距表面71mm處，HRC＝64.5(HS 90)硬化層殘余奧氏體量11.02％實施例3熔煉、鍛造及其它處理方法步驟與實施例1相同。
從鋼錠取樣分析結果如下(重量％)C＝0.97 Si＝0.37 Mn＝0.39Cr＝1.04Al＝1.64 Mo＝0.28V＝0.25 Ca＝0.008Ce＝0.019 P＝0.030S＝0.028淬火加熱時間為2400秒。檢驗結果硬化層深距表面93mm處，HRC＝64.5(HS 90)硬化層殘余奧氏體量11.32％
權利要求
1.一種免冷處理低合金深硬化層冷軋輥用鍛鋼，其特征在于鍛鋼的組成成分如下(重量％)C 0.75～1.05V 0.05～0.35Cr 0.75～1.35Ca 0.003～0.012Al 0.55～3.00Mo 0.25～0.65Ce 0.005～0.03其余為Fe和不可避免的雜質，雜質按GB 1299--85控制為Si≤0.40、Mn≤0.40、P≤0.030、S≤0.030
全文摘要
免冷處理低合金深硬化層冷軋輥用鍛鋼的組成成分是(重量％)C0.75～1.05，V0.05～0.35，Cr0.75～1.35，Ca0.003～0.012，Al0.55～3.00，Mo0.25～0.65，Ce0.005～0.03。其余為Fe和不可避免的雜質，雜質按GB1299-85控制為Si≤0.40，Mn≤0.40，P≤0.03，S≤0.03。此鋼種為低合金鋼，淬透性好，硬化層深，硬度高，不需要冷處理，生產工藝簡單，成本低。
文檔編號C22C38/24GK1132262SQ9512092
公開日1996年10月2日 申請日期1995年12月1日 優先權日1995年12月1日
發明者張秀春, 溫鳴, 馬曉莉, 谷南駒 申請人:河北工業大學