Rolele din oțel de mare viteză (HSS) depășesc rolele convenționale din fontă și cu conținut ridicat de nichel-crom datorită unui avantaj fundamental: un sistem de carbură atent proiectat. Elementele de aliere - carbon, vanadiu, wolfram, molibden, crom și, ocazional, niobiu - nu măresc doar duritatea. Ei determină ce faze de carbură precipită, cum sunt distribuite acele carburi și, în cele din urmă, cât de mult supraviețuiește rola pe moară. A obține chimia corectă este diferența dintre o rolă care oferă 3–5 ori debitul de oțel pe canelură și unul care se uzează prematur.
Al nostru Role de oțel de mare viteză (HSS) sunt proiectate cu compoziții de aliaj controlate cu precizie pentru a maximiza fracția de volum de carbură, păstrând în același timp duritatea necesară pentru programele de laminare solicitante.
În microstructurile cu role HSS, patru faze de carbură fac ridicarea grea. Valorile lor de duritate, măsurate pe scara Vickers, stabilesc o ordine clară pentru rezistența la uzură:
| Tipul de carbură | Elemente de formare primare | Duritate (HV) | Rol cheie |
|---|---|---|---|
| MC | V, Nb (VC, NbC) | ~3000 | Rezistență primară la uzură |
| M7C3 | Cr | ~2500 | Carbură eutectică, duritate la uzură |
| M2C | Lu, V | ~2000 | Carbură eutectică, rezistență la fisurare |
| M6C | Lu, V, Fe | ~1500–1800 | Întărirea matricei |
Carburele MC – predominant VC – sunt faza cea mai grea și cea mai eficientă pentru a rezista la uzura abrazivă. Carburele eutectice M7C3 și M2C, când sunt bine dispersate și nu sunt interconectate, ambele rezistă la propagarea fisurilor. Fracția totală de volum de carbură într-un grad HSS bine proiectat ajunge de obicei în jur 15% , în comparație cu niveluri mult mai scăzute din materialele convenționale pentru rulouri.
Carbonul este baza formării carburilor. Conținutul mai mare de carbon crește direct fracția de volum de carbură și întăribilitatea. La nivelurile utilizate în rolele HSS (1,50–2,20%), carbonul permite co-precipitarea fazelor MC, M2C și M7C3. Sub acest interval, densitatea carburilor este insuficientă; deasupra acesteia, fragilitatea crește brusc. Compoziția matricei și răspunsul la tratamentul termic sunt, de asemenea, dependente de carbon, cu duritatea optimă atinsă de obicei în jur de 1,0% carbon dizolvat în austenită înainte de stingere.
Vanadiul este cel mai important element pentru rezistența la uzură. Formează carburi de tip MC (în principal VC) cu o duritate de aproximativ HV 3000 - mai dure decât orice altă fază de carbură din HSS. Aceste particule fine, pre-eutectice de MC sunt distribuite uniform și nu formează rețele continue, ceea ce menține duritatea acceptabilă. Cercetările confirmă că specimenele care conțin predominant carburi MC prezintă o rezistență la uzură abrazivă comparabilă sau mai bună decât cele cu structuri mixte MC M2C, ceea ce face ca optimizarea vanadiului să fie centrală pentru proiectarea aliajului de rulare. Conținutul de vanadiu recomandat pentru aplicațiile cu role este de 5–6%.
Molibdenul îndeplinește o dublă funcție. În primul rând, promovează formarea de carbură M2C și M6C, adăugând la fracția de volum total de carbură. În al doilea rând, și în mod critic, îmbogățirea cu molibden în particulele de carbură reduce susceptibilitatea acestora la fisurare în condiții de încărcare de serviciu - un mecanism care prelungește direct durata de viață a ruloului. Acest efect de întărire atinge vârfurile când molibdenul este menținut în intervalul 4-8%. Dincolo de această fereastră, se pot forma morfologii mai grosiere de carbură. Conținutul recomandat pentru aliajele de role este de 3–4%.
Tungstenul contribuie la duritatea roșie - reținerea durității la temperaturi ridicate de laminare - și participă la formarea carburii M2C și M6C alături de molibden. Tungstenul și molibdenul sunt parțial interschimbabile: molibdenul poate înlocui wolfram la aproximativ jumătate din procentul de greutate. În compozițiile moderne de role HSS, molibdenul are deseori prioritate datorită controlului său mai favorabil al morfologiei carburilor, wolfram utilizat ca adaos complementar.
Cromul îmbunătățește călibilitatea, rezistența la oxidare și răspunsul la revenire. Este principalul formator al carburilor M7C3 (HV ~2500), care contribuie semnificativ la rezistența la uzură și, atunci când sunt bine dispersate, împiedică propagarea fisurilor. De asemenea, cromul stabilizează austenita în timpul tratamentului termic. Conținutul optim pentru role este de 5-7%, echilibrând formarea de carbură față de riscul rețelelor mari de carbură de crom interconectate care ar reduce duritatea. Conținutul recomandat este de 5-7%.
Niobiul, atunci când este adăugat, formează NbC - o carbură de tip MC similară cu VC, dar cu o stabilitate a punctului de topire puțin mai mare. Rafinează distribuția globală a carburilor și poate înlocui parțial vanadiul. Utilizarea sa în role HSS este țintită mai degrabă decât la scară largă, dar oferă îmbunătățiri măsurabile ale uniformității dispersiei de carbură.
Fracția de volum de carbură (CVF) nu este pur și simplu „mai mult este mai bine”. Un CVF excesiv de mare – în special dacă este realizat prin carburi eutectice grosiere, interconectate – degradează duritatea și accelerează dezbinarea sub ciclul termic. Scopul este un CVF controlat de aproximativ 15% în clasele standard HSS , compus din particule fine, discrete MC și carburi eutectice M2C și M7C3 bine dispersate, neinterconectate.
Țintele microstructurale cheie pentru o rezistență maximă la uzură cu o duritate adecvată sunt:
Numai creșterea conținutului de carbon și crom crește CVF, dar nu îmbunătățește liniar pierderile de uzură - carburile grosiere se fisurează sub presiunea de serviciu. Adăugarea controlată de molibden este ceea ce traduce volumul de carbură în performanță reală la uzură prin prevenirea fracturii carburii.
Diferite poziții de rulare necesită echilibre de aliaj diferite. Standurile de finisare cer duritate maximă și rezistență la uzură; suporturile de degroșare au nevoie de o duritate mai mare. Tabelul de mai jos rezumă ferestrele de compoziție utilizate pentru rolele HSS standard și oțel semi-rapid (S-HSS):
| Nota | C % | Cr % | Lu % | V % | W % | Duritate (HSD) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HSS | 1,50–2,20 | 3.00–8.00 | 2.00–8.00 | 2.00–9.00 | 0–8.00 | 75–95 |
| S-HSS | 0,60–1,20 | 3.00–9.00 | 2.00–5.00 | 0,40–3,00 | 0–3.00 | 75–98 |
Calitățile HSS conțin mai mult vanadiu și carbon pentru a maximiza densitatea de carbură MC pentru aplicațiile de finisare. Calitățile S-HSS moderează aceste elemente pentru a acorda prioritate rezistenței la oboseală termică pentru aplicațiile cu role de lucru în morile de benzi fierbinți. Ambele sunt disponibile în nostru Rolă din oțel turnat gamă, proiectat pentru programul de rulare specific și poziția standului.
Când compoziția aliajului și fracția de volum de carbură sunt corect optimizate, rezultatele operaționale sunt măsurabile. Role HSS realizează Debit de oțel de 3–5 ori mai mare pe canelură comparativ cu rolele din fontă și durata de viață totală de cel puțin 4 ori mai lungă. Profilele de trecere rămân stabile pentru campanii prelungite, deoarece suprafața de carbură MC de duritate ridicată rezistă la uzura canelurilor, menținând precizia dimensională a produsului fără reșlefuire frecventă. Rezistența la oboseală termică este păstrată deoarece arhitectura de carbură neinterconectată limitează inițierea și propagarea fisurilor sub încălzirea și călirea ciclică a zonei de contact de rulare.
Aceste câștiguri de performanță se traduc direct în mai puține schimbări de role, timpi de nefuncționare redusi și costuri de laminare pe tonă mai mici, motiv pentru care rolele HSS specificate corect rămân materialul de alegere pentru standurile de finisare din bare, sârmă și secțiuni din oțel din întreaga lume.
Copyright © Huzhou Zhonghang Roll Co., Ltd. All Rights Reserved.
中文简体
