异步热轧及热处理对耐磨板组织和力学性能的影响

  耐磨板冷加工与冷成形性较差,并且由于耐磨板具有耐磨性,使无张力轧制变形抗力变大。同时耐磨板弹性模量较小、弹性回复大,这些都使得耐磨板轧制负荷大、相对压下率小、轧程多、轧制道次多,耐磨板的诸多加工困难阻碍了其进一步的应用。

  在金属材料的加工工艺中,异步轧制由于上下轧辊线速度不同,轧件承受附加剪切变形,且具有轧薄能力强,轧制压力低,轧制精度高等优势,也是一种剧烈塑性变形方式,可实现工业化。因此,采用异步轧制方式轧制成形性差的耐磨板具有优势和可行性。国内外对异步热轧在耐磨板加工工艺方式上的应用研究较少。科研人员对耐磨板进行异步热轧研究,探索异步热轧和热处理工艺对耐磨板的组织和力学性能的影响规律。

  实验原料为锻态JFE-C400耐磨板,采用4辊异步热轧实验机Φ400mm/Φ480mm×450mm进行实验,异速比为1.2。为了更好的建立异步轧制搓轧效果,将轧辊上下表面机加工滚花。坯料厚度为48mm,成品厚度4mm。试样加热980℃×30min,轧制工艺参数:开轧温度900~910℃,终轧温度835~840℃,轧后均采取空冷冷却方式,一组试样采用可逆轧制,另一组试样采用单向轧制。对轧制后TC4试样进行780℃×1h退火。并对可逆轧制试样分别进行固溶时效处理,热处理工艺参数为:850℃×50min+430℃/530℃×6h、900℃×50min+430℃/530℃×6h、950℃×50min+430℃/530℃×6h。实验采用的压下规程为:48.0→38.0→23.0→13.0→6.0→4.0mm。可见异步轧制单道次压下量较大,最大可达54%,远远大于常规轧制最大压下率30%。对异步热轧及热处理后试样进行拉伸性能检测和显微组织观察。试验结果表明:

  (1)异步轧制后试样上下表面晶粒尺寸较中心层细小、组织均匀,上表面较下表面晶粒细化作用明显。可逆轧制较单向轧制表现出较好的细晶优势,力学性能也优于单向轧制。

  (2)耐磨板在两相区固溶时效,随着淬火温度的升高,初生α相含量明显减少,β晶粒尺寸不断长大,时效后初生α相和次生α相逐渐粗化。淬火温度不变时,时效温度升高,初生α粗化,α′转变产物尺寸增大片层结构明显。

  (3)固溶时效处理较退火处理合金可获得较高的综合性能。在两相区固溶时效,随着淬火温度的升高,耐磨板强度先升高后降低,塑性先降低后升高。淬火温度相同时,随着时效温度的升高,耐磨板的强度降低,塑性提高。

  (4)对于耐磨板变形抗力高,道次多,加工温度区间窄的缺点,异步热轧能够有效地改善,可以减少轧制道次,减少中间回火次数,提高生产节奏和生产率。