合金元素及組織對(duì)冷軋鋁工作輥磨削性能的影響

梁建立 韓維國(guó) 韓玉梁 葛曉紅

摘要：通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的冷軋鋁工作輥成分、組織的檢測(cè)分析，以及設(shè)計(jì)不同成分、組織產(chǎn)品進(jìn)行磨削試驗(yàn)，得出了影響冷軋鋁工作輥磨削性能的原因。與其他合金元素相比，V含量多少對(duì)磨削粗糙度影響較為明顯;碳化物的形態(tài)和分布也是影響磨削粗糙度高低的顯著因子。通過(guò)調(diào)整的合金元素配比和特殊的熱處理，可以提高軋輥的磨削粗糙度，保證良好的磨削性能。

關(guān)鍵詞：冷軋輥? 粗糙度? 磨削性能? 合金元素? 熱處理工藝

Effect of Alloy Elements and Structure on Grinding Performance of Cold Rolled Aluminum Work Roll

LIANG Jianli1，2?? HAN Weiguo1，2?? HAN Yuliang1，2?? GE Xiaohong1，2

（1. State Key Laboratory of Roll Composite Materials， Xingtai， Hebei Province， 054025 China; 2. Sinosteel Xingtai Machinery Mill Roll Co.， Ltd.， Xingtai， Hebei Province， 054025 China）

Abstract： Through the detecting and analyzing the composition and organization of cold-rolled aluminum work rolls used in the field， and designing different composition and structure products for grinding test， the reasons that affect the grinding performance of cold-rolled aluminum work rolls are obtained. Compared with other alloy elements， V content has an obvious effect on grinding roughness; The morphology and distribution of carbides are also significant factors affecting the grinding roughness. By adjusting the alloy element ratio and special heat treatment， the grinding roughness of roll can be improved and good grinding performance can be guaranteed.

Key Words： Cold roll; Roughness; Grinding performance; Alloying elements; Heat treatment process

國(guó)內(nèi)某冷軋鋁板帶廠使用的冷軋輥對(duì)輥身磨后表面質(zhì)量和粗糙度精度要求極高，磨削工藝相對(duì)苛刻?，F(xiàn)以達(dá)到軋輥上機(jī)要求的表面質(zhì)量為前提，在該廠固定磨削工藝下，一部分冷軋輥磨削后輥身粗糙度值較低（約Ra0.25～0.30），一部分軋輥的粗糙度較高（約Ra0.40±0.02）。這種差異的主要原因尚不清楚。目前，有關(guān)軋輥合金元素及熱處理組織對(duì)冷軋輥磨削性能影響的具體理論很少。本文通過(guò)對(duì)磨削性能表現(xiàn)不同的軋輥的組織和成分檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析，討論了合金元素及熱處理組織對(duì)有色冷軋輥輥身磨削性能的影響。對(duì)未來(lái)有色冷軋輥生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。

1 ?實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)及分析

1.1 成分檢測(cè)

從表1可看出，V對(duì)粗糙度影響較為明顯，Cr、Mo影響不明顯。

1.2 組織檢測(cè)

對(duì)比B輥和D輥兩組試樣，網(wǎng)狀碳化物存在對(duì)磨削性能有影響。網(wǎng)狀碳化物降低了基體組織的碳含量及合金元素含量。

1.3 性能檢測(cè)

從B輥和D輥輥身外圓弦向加工拉伸、沖擊試樣（U型口），進(jìn)行檢測(cè)。

從性能結(jié)果分析，其力學(xué)性能指標(biāo)相差不大;殘余應(yīng)力較大的軋輥在磨削后粗糙度值較低。砂輪作用在軋輥表面時(shí)，因擠壓力及殘余應(yīng)力作用，軋輥表面出現(xiàn)一層因塑性產(chǎn)生的膜，提高了耐磨性，使得粗糙度值降低^[1]。

2? ?結(jié)果及分析

磨削性能不同的軋輥Ni、V含量不同。合金元素是通過(guò)固溶到基體中及形成合金碳化物的形態(tài)和分布來(lái)影響性能的^[2]。在磨削過(guò)程中砂輪中的磨粒對(duì)軋輥表面存在切削、刻劃和拋光的綜合作用，同時(shí)磨粒也在不斷變鈍和脫落^[3]。具有網(wǎng)狀碳化物組織晶粒度非常細(xì)小（約10～11級(jí)），碳化物數(shù)量較多、顆粒較細(xì)、分布不均勻。碳化物具有很高的硬度和耐磨性，尤其是V形成的碳化物耐磨性更好，且熔點(diǎn)很高，熱處理時(shí)很難融入奧氏體中^[4]，這樣磨粒對(duì)軋輥的切削、刻劃作用相對(duì)于基體組織較粗、碳化物顆粒較大、數(shù)量較少的軋輥來(lái)說(shuō)較小，而拋光作用較大。加上磨削工藝中，砂輪的顆粒較小，轉(zhuǎn)速較高，也使得切削及刻劃的作用降低，拋光作用增強(qiáng)，粗糙度值就略低。

通過(guò)金相組織和性能檢測(cè)對(duì)比，粗大的淬火組織及晶粒度對(duì)材料的強(qiáng)度、沖擊性能^[5]影響較小。碳化物形態(tài)均勻的，磨削性能較好。馬氏體級(jí)別較大、晶粒度較粗的組織對(duì)力學(xué)性能有影響，也能滿足磨削性能^[6]。

冷軋工作輥存在較高殘余壓應(yīng)力，工作層硬度很高，脆性較大，韌性較差，在軋制力的綜合作用下開(kāi)裂傾向較大。含有少量的Ni元素，提高低溫強(qiáng)度、耐沖擊性能，大大增強(qiáng)了抗事故性能。同時(shí)，能夠保證軋輥組織能夠與磨削工藝匹配^[7]。

3? ?結(jié)語(yǔ)

（1）V元素等強(qiáng)碳化物形成元素的含量應(yīng)控制在一定比例下，對(duì)提高磨削粗糙度有利。

（2）碳化物的形態(tài)、分布、彌散度對(duì)磨削后粗糙度值有顯著影響，應(yīng)避免碳化物網(wǎng)狀存在。

（3）晶粒度略粗大或碳化物數(shù)量及分布較少情況下，磨削粗糙度值較高。

（4）回火充分，減少殘余應(yīng)力也可使磨削粗糙度值處于較高值，細(xì)化組織對(duì)改善軋輥整體力學(xué)性能有好的效果。

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