本發明屬于高速鋼軋輥
技術領域：
，具體涉及一種冷軋高強汽車板專用高速鋼軋輥及其制造方法。
背景技術：
：高強鋼通常是指屈服強度在210MPa以上的鋼材，其中屈服強度超過550MPa的又稱為超高強鋼。高強鋼和超高強鋼是既能保證汽車輕量化、又能提升汽車安全性的現代汽車制造材料，隨著汽車保有量的持續增長，高強鋼的需求也呈大幅上升趨勢。相對于普通鋼材，高強鋼中的合金元素種類多、含量高，軋制過程中變形抗力大，因此其對軋輥的綜合性能要求也較高，通常要求其整體硬度≥64HRC，且具有較高的耐磨性和良好的抗事故性。而目前常規用于多輥軋機工作輥的Cr12MoVCo、D2以及X63CrMoV51等材質已難以滿足高強鋼和超高強鋼的軋制工況要求。W6Mo5Cr4V2材質的高速鋼（也即M2高速鋼）的化學成分及重量百分比如下：碳0.80～0.90%；硅0.20～0.45%；錳0.15～0.40%；鉻3.80～4.40%；鉬4.50～5.50%；釩1.75～2.20%；鎢5.50～6.75%；磷≤0.030%；硫≤0.030%；其余為鐵和不可避免的雜質；其整體硬度可達63～66HRC，抗彎強度可達3.5～4.0GPa，沖擊韌性可達0.30～0.40MJ/m2。但是，對于諸如M2高速鋼的鎢鉬系高速鋼而言，由于其C含量高且含有較多Mo、W、V等合金元素，為了滿足其軋輥的技術要求，熱處理工藝一般都是采用鹽浴爐分級淬火，淬火加熱溫度要求在1220～1240℃，然后再在500～550℃進行分級淬火，最后在550℃左右回火三次。該熱處理工藝雖然能夠保證所制得的高速鋼軋輥整體硬度≥64HRC且具有較高的耐磨性，但是仍然存在以下缺點：（1）鹽浴爐能耗較高，且對人體和環境均有害，屬于待淘汰設備；（2）淬火加熱溫度較高，導致軋輥輥身晶粒組織較為粗大，從而影響軋輥的抗事故性；（3）普通高速鋼軋輥鹽浴爐分級淬火過程中易出現開裂或硬度難以滿足要求的現象。技術實現要素：本發明的目的在于解決上述問題，提供一種既能夠滿足高強鋼和超高強鋼的軋制工況要求，又能夠避免開裂且不影響抗事故性，尤其是對人體和環境友好的冷軋高強汽車板專用高速鋼軋輥及其制造方法。實現本發明上述目的的技術方案是：一種冷軋高強汽車板專用高速鋼軋輥，其化學成分及重量百分比如下：碳0.80～0.90%；硅0.20～0.45%；錳0.15～0.40%；鉻3.55～3.70%；鉬4.25～4.40%；釩1.50～1.70%；鎢5.30～5.45%；磷≤0.030%；硫≤0.030%；其余為鐵和不可避免的雜質。上述冷軋高強汽車板專用高速鋼軋輥的制造方法，包括按照化學成分及重量百分比冶煉和鍛造輥坯、預備熱處理以及最終熱處理；所述最終熱處理包括采用保護氣氛爐通過亞溫淬火+油冷以及兩次回火處理。上述亞溫淬火+油冷以及兩次回火處理是本發明的高速鋼軋輥制造過程中的關鍵工序，也是制造過程中難度最大、風險最大、技術含量最高的工序。所謂“亞溫”是相對于鹽浴爐淬火加熱溫度而言的，也即要求低于1220～1240℃，具體而言是1100～1160℃；若淬火加熱溫度低于1100℃的話，則會造成軋輥硬度偏低；若淬火加熱溫度高于1160℃的話，則在油冷過程中軋輥易出現開裂。另外，由于高速鋼的導熱性差，為了避免軋輥內外溫差較大而造成變形或開裂，在亞溫淬火前需要進行兩次預熱，第一次預熱的溫度為400～450℃，第二次預熱的溫度為800～850℃。淬火加熱到時間后采用淬火油冷卻，軋輥出油時表面的溫度控制在150～250℃。出油后需及時進行兩次回火，兩次回火的溫度為510～540℃，及時有效的兩次回火，既穩定整體淬火后由表及里的組織，又能減少殘余奧氏體以及殘余應力，避免開裂。上述最終熱處理之前還包括半精加工，加工要求為：輥身粗糙度Ra≤3.2，所有尖角加工為R2以上的圓角，采用球狀中心孔確保軋輥內部無尖角。上述最終熱處理之后還包括精加工，加工要求為：精車時采用立方氮化硼刀具，對軋輥的表面，尤其是對中心孔進行加工以去除其脫碳層；磨削時采用剛玉陶瓷砂輪，半精磨進刀量控制在0.02～0.04mm，精磨進刀量控制在0.01mm，防止磨削熱變形及開裂。為了消除亞溫淬火后機械加工應力和整體淬火后的殘余應力，在上述精加工之前需要及時除應力，除應力的溫度為350～450℃。本發明具有的積極效果：（1）本發明一方面通過降低M2高速鋼中鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的含量，另一方面以1100～1160℃的亞溫淬火+油冷以及兩次510～540℃的回火處理與之相匹配，該熱處理工藝能最大限度的發揮合金元素的作用，從而不僅能夠使得所制得的高速鋼軋輥整體硬度≥64HRC，而且還能避免了因冷卻速度過快而造成的開裂失效現象，又由于淬火溫度較低，可以獲得細小的晶粒度和優異的硬度均勻性，有效地增加了軋輥的抗事故性，能夠滿足高強鋼和超高強鋼的軋制工況要求。（2）本發明的亞溫淬火是在保護氣氛爐中進行的，而回火是在箱式爐中進行的，相比于對人體和環境有害、高耗能的鹽浴爐，本發明更為綠色環保。具體實施方式（實施例1）本實施例的冷軋高強汽車板專用高速鋼軋輥的化學成分及重量百分比如下：碳0.86%；硅0.35%；錳0.28%；鉻3.62%；鉬4.34%；釩1.61%；鎢5.38%；磷≤0.030%；硫≤0.030%；其余為鐵和不可避免的雜質。該冷軋高強汽車板專用高速鋼軋輥的制造方法如下：①按照化學成分及重量百分比冶煉和鍛造輥坯。②預備熱處理：600℃保溫4h，直接升溫到900℃保溫9h，再以40℃/h的速度降溫至700℃，保溫12h后再爐冷到500℃出爐。③半精加工，加工要求為：輥身粗糙度Ra≤3.2，所有尖角加工為R2以上的圓角，采用球狀中心孔確保軋輥內部無尖角。④最終熱處理：先在保護氣氛爐中進行兩次預熱，第一次預熱的溫度為425℃，第二次預熱的溫度為825℃；然后直接加熱到1130℃；到時間后采用淬火油冷卻，軋輥出油時表面的溫度控制在200℃；出油后及時在箱式爐中進行兩次回火，溫度為525℃。⑤在400℃的溫度下進行除應力。⑥精加工，加工要求為：精車時采用立方氮化硼刀具，對軋輥的表面，尤其是對中心孔進行加工以去除其脫碳層；磨削時采用剛玉陶瓷砂輪，半精磨進刀量控制在0.03mm，精磨進刀量控制在0.01mm，防止磨削熱變形及開裂。本實施例制得的冷軋高強汽車板專用高速鋼軋輥的相關性能參數見表1。（實施例2～實施例5）各實施例的冷軋高強汽車板專用高速鋼軋輥的化學成分及重量百分比以及制造方法與實施例1基本相同，不同之處見表1。表1實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5C0.86%0.88%0.80%0.90%0.85%Si0.35%0.38%0.22%0.43%0.32%Mn0.28%0.30%0.15%0.40%0.28%Cr3.62%3.70%3.58%3.55%3.65%Mo4.34%4.38%4.40%4.30%4.25%V1.61%1.50%1.67%1.70%1.55%W5.38%5.34%5.30%5.41%5.45%P≤0.030%≤0.030%≤0.030%≤0.030%≤0.030%S≤0.030%≤0.030%≤0.030%≤0.030%≤0.030%第一次預熱溫度425℃410℃450℃400℃440℃第二次預熱溫度825℃840℃810℃850℃800℃淬火加熱溫度1130℃1100℃1145℃1115℃1160℃軋輥出油表面溫度200℃250℃150℃225℃175℃兩次回火溫度525℃515℃540℃510℃535℃除應力溫度400℃350℃425℃375℃450℃整體硬度65.1HRC64.5HRC64.1HRC64.7HRC64.2HRC磨損率1.81×10-3mm3/m1.93×10-3mm3/m1.95×10-3mm3/m1.88×10-3mm3/m1.95×10-3mm3/m無缺口試樣室溫沖擊韌性13.9J14.3J14.8J14.2J14.8J當前第1頁1 2 3