軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法

《軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法》屬于新型材料的制備及其應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是涉及一種軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法。

1.軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料，其特征是，該高溫耐磨合金材料的各組分按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為：C：1.45～1.6％，Cr：11～12.5％，Si：0.8～1.2％，Mn：0.4～0.8％，Ni：0.4～0.6％，Mo：0.05～0.1％，Cu：0.15～0.2％，余量為Fe，且Cr和C之間的質(zhì)量百分比的比例為：Cr/C＝7～8；所述高溫耐磨合金材料的熱處理方法包括如下步驟：步驟1：首先，對軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)在200℃～300℃溫度下進(jìn)行低溫去應(yīng)力退火，時間為4小時～6小時，爐冷至室溫；步驟2：然后，經(jīng)過500℃～600℃的預(yù)熱，保溫4小時，并進(jìn)行960℃～1050℃的固溶處理2小時～3小時；步驟3：最后，以80℃～100℃/小時的加熱速度加熱至440℃～480℃，進(jìn)行2小時～3小時的440℃～480℃高溫回火，空冷至室溫；步驟4：最后在270℃～290℃低溫回火5小時，隨爐冷卻至室溫。

2.軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法，其特征是，軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)是由權(quán)利要求1所述的高溫耐磨合金材料制成的，其熱處理方法包括如下步驟：步驟1：首先，對軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)在200℃～300℃溫度下進(jìn)行低溫去應(yīng)力退火，時間為4小時～6小時，爐冷至室溫；步驟2：然后，經(jīng)過500℃～600℃的預(yù)熱，保溫4小時，并進(jìn)行960℃～1050℃的固溶處理2小時～3小時；步驟3：最后，以80℃～100℃/小時的加熱速度加熱至440℃～480℃，進(jìn)行2小時～3小時的440℃～480℃高溫回火，空冷至室溫；步驟4：最后在270℃～290℃低溫回火5小時，隨爐冷卻至室溫。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法，其特征是，所述步驟1中，所述低溫去應(yīng)力退火過程由室溫加熱至200℃～300℃的升溫速度為60℃～80℃/小時。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法，其特征是，所述步驟2中，所述固溶處理過程由室溫加熱至960℃～1050℃的升溫速度為90℃～110℃/小時。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法，其特征是，所述步驟3中，所述高溫回火過程由室溫加熱至440℃～480℃的升溫速度為80℃～100℃/小時。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法，其特征是，所述步驟4中，所述低溫回火過程由室溫加熱至270℃～290℃的升溫速度為15℃～20℃/小時。

導(dǎo)衛(wèi)是在型鋼軋制過程中，使軋鋼件按既定的方向和狀態(tài)準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地進(jìn)入和導(dǎo)出軋輥孔型的裝置，是高速棒線材軋制生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備之一。截至2014年1月，自滾動導(dǎo)衛(wèi)替代滑動導(dǎo)衛(wèi)以來，導(dǎo)衛(wèi)裝置的使用壽命、產(chǎn)品表面質(zhì)量和軋機(jī)作業(yè)率均得到了大幅度的提高，但因其長期工作在高溫環(huán)境下且又承受激熱激冷的沖擊，使得導(dǎo)衛(wèi)的使用壽命短、消耗量大、更換頻繁，并已成為制約鋼材生產(chǎn)的瓶頸之一。早期的導(dǎo)衛(wèi)材料是普通碳鋼和鑄鐵，其產(chǎn)品耐磨性差、使用壽命低；后來使用WC硬質(zhì)合金，雖然有效地改善了其耐磨性，但是仍然存在脆性大、耐激熱激冷性差，使用中會發(fā)生“粘鋼”現(xiàn)象，導(dǎo)致紅鋼不能順利軋制，進(jìn)而影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量；鎳基導(dǎo)衛(wèi)材料抗熱沖擊性能和抗高溫氧化性能好，但是其價格昂貴，經(jīng)濟(jì)效益差；合肥東方節(jié)能科技股份有限公司前期研制的DF-2導(dǎo)輥，其合金硬度高、耐磨性好，但是Cr含量為24%～25%，容易產(chǎn)生裂紋。截至2014年1月，軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)大多采用奧氏體耐熱鋼，該材質(zhì)具有較好的高溫穩(wěn)定性和韌性，但是其高溫耐磨性差，致使產(chǎn)品磨損嚴(yán)重，過鋼量一般不超過800噸，使用壽命低。

由于工作過程中軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)直接與紅鋼接觸，因此其關(guān)鍵性能是要求應(yīng)具有良好的高溫耐磨性，以提高其使用壽命。截至2014年1月，傳統(tǒng)的導(dǎo)衛(wèi)材料已經(jīng)不能滿足其要求，因此，研發(fā)新型高溫耐磨合金迫在眉睫。

軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法專利目的

《軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法》的目的是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法，以解決傳統(tǒng)導(dǎo)衛(wèi)材料在服役時磨損嚴(yán)重、壽命短、替換頻繁等問題。

軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法技術(shù)方案

軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料，其特點是，該高溫耐磨合金材料的各組分按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為：C：1.45～1.6%，Cr：11～12.5%，余量為Fe，且Cr和C之間的質(zhì)量百分比的比例為：Cr/C=7～8。

《軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法》還具有以下技術(shù)特點：

該高溫耐磨合金材料還包含了Si和Mn，Si和Mn所占的質(zhì)量百分比分別為：Si：0.8～1.2%，Mn：0.4～0.8%。

該高溫耐磨合金材料還包含了Ni、Mo和Cu；Ni、Mo和Cu所占的質(zhì)量百分比分別為：Ni0.4～0.6%、Mo0.05～0.1%、Cu0.15～0.2%。

該發(fā)明還提供了一種軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法。

軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法，其特點是，軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)是由權(quán)利要求上文所述的高溫耐磨合金材料制成的，其熱處理方法包括如下步驟：

步驟1：首先，對軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)在200℃～300℃溫度下進(jìn)行低溫去應(yīng)力退火，時間為4小時～6小時，爐冷至室溫；

步驟2：然后，經(jīng)過500℃～600℃的預(yù)熱，保溫4小時，并進(jìn)行960℃～1050℃的固溶處理2小時～3小時；

步驟3：最后，以80℃～100℃/小時的加熱速度加熱至440℃～480℃；進(jìn)行2小時～3小時的440℃～480℃高溫回火，空冷至室溫；

步驟4：最后在270℃～290℃低溫回火5小時，隨爐冷卻至室溫。

所述步驟1中，所述低溫去應(yīng)力退火過程由室溫加熱至200℃～300℃的升溫速度為60℃～80℃/小時。

所述步驟2中，所述固溶處理過程由室溫加熱至960℃～1050℃的升溫速度為90℃～110℃/小時。

所述步驟3中，所述高溫回火過程由室溫加熱至440℃～480℃的升溫速度為80℃～100℃/小時。

所述步驟4中，所述低溫回火過程由室溫加熱至270℃～290℃的升溫速度為15℃～20℃/小時。

軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法改善效果

《軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法》有益效果體現(xiàn)在：

該發(fā)明通過調(diào)整碳、鉻、錳等合金元素的質(zhì)量百分比，其組分為：C含量1.45～1.6wt%、Cr含量11～12.5wt%、Mn含量0.4～0.8wt%等，獲得均勻、不連續(xù)的高耐磨組織（Cr,Fe）7C3（HV1200～1800）；同時加入合金元素Ni、Mo、Cu，以提高淬透性，產(chǎn)生二次硬化，并且使碳化物細(xì)小且均勻分布。其熱處理工藝為：首先在200～300℃的低溫進(jìn)行去應(yīng)力退火；然后經(jīng)過500～600℃的預(yù)熱，并進(jìn)行960～1050℃的固溶處理；最后進(jìn)行440～480℃的高溫回火和270～290℃的低溫回火，以有效固溶合金元素，并使二次碳化物均勻和不連續(xù)析出，實現(xiàn)有效消除內(nèi)應(yīng)力，防止裂紋萌生。該發(fā)明顯著提高了導(dǎo)衛(wèi)材料的高溫耐磨性、高溫?zé)釓?qiáng)性和熱穩(wěn)定性能，與傳統(tǒng)導(dǎo)衛(wèi)材料相比，可提高使用壽命3～4倍，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益明顯。

該發(fā)明的鉻基高溫耐磨合金具有很高的硬度和優(yōu)良的沖擊性能，其耐磨性比普通合金鋼高，其中存在的大量鉻元素與碳化合生成的碳化物（Cr,Fe）7C3，其硬度可高達(dá)HV1300～1800。因此，調(diào)整碳含量可以使導(dǎo)衛(wèi)材料的硬度達(dá)到HRC60～65，它不僅硬度高，而且還兼有良好的抗高溫和抗腐蝕性能；而且加入的C、Cr和Mo能較好地提高合金的淬透性，使熱處理后的鋼具有較高的強(qiáng)度和耐磨能力；Cu還能使鋼具有良好的塑性和導(dǎo)熱性，能夠在軋機(jī)激熱激冷的惡劣環(huán)境下使用而不炸裂。

該發(fā)明的軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法，具有可提高導(dǎo)衛(wèi)材料的高溫耐磨性、高溫?zé)釓?qiáng)性和熱穩(wěn)定性能、使得軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)的使用壽命提高了3～4倍等優(yōu)點。

軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法操作內(nèi)容

軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料，其各組分按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為：C：1.45～1.6%，Cr：11～12.5%，余量為Fe，且Cr和C之間的質(zhì)量百分比的比例為：Cr/C=7～8。 該發(fā)明的軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)的制備過程包括下面5個步驟，先獲得液態(tài)的耐磨合金材料，而后將液態(tài)的耐磨合金材料鑄造成軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)。

這5個步驟依次為：

a.配料及裝料：將廢鋼、鋼屑、生鐵、純鎳、鉬鐵、鉻鐵、錳鐵、硅鐵、純銅等原材料按以下化學(xué)成分的質(zhì)量百分比進(jìn)行原材料的配料：C1.45～1.6wt%，Si0.8～1.2wt%，Mn0.4～0.8wt%，P≤0.03wt%，S≤0.03wt%，Cr11～12.5wt%，Ni0.4～0.6wt%，Mo0.05～0.1wt%，Cu0.15～0.2wt%。其中，爐料的平均含碳量按規(guī)格成分的下限配入，且原材料表面應(yīng)無油污、無粘砂雜物、無可剝落的氧化皮；然后，向感應(yīng)電爐中加料。廢鋼、鋼屑、生鐵、純鎳、鉬鐵、鉻鐵等原材料在裝料時加入，錳鐵、硅鐵在熔煉過程中加入。加料時，在坩堝底部先加小塊料，小塊料上加鐵合金，上面加中塊料，坩堝邊緣部位加大塊料，并在大塊料的縫隙密實地填滿小塊料。

b.合金熔煉：開始通電時，先供給60%左右的功率，待電流沖擊停止后將功率逐步加大至最大值。下部爐料熔化后注意搗料，防止搭棚，并不斷加料以保持爐料緊實。大部分爐料熔化后，加入1.2%的造渣材料（石灰粉：氟石粉=2:1）造渣覆蓋鋼液。爐料約熔清95%時，取鋼樣進(jìn)行全分析，并將其余5%的爐料加入爐內(nèi)。渣料化清后，往爐渣面上加脫氧劑（石灰粉：鋁粉=1:2）進(jìn)行擴(kuò)散脫氧。同時，根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果調(diào)整鋼液的化學(xué)成分，其中硅、錳含量在出鋼前10分鐘內(nèi)通過加入硅鐵、錳鐵進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)鋼水升溫至1560℃且圓杯試樣收縮良好時，拔出一半爐渣，插入0.2%的硅鈣進(jìn)一步脫氧，然后往渣面上撒一層石灰粉和鋁粉的脫氧劑。當(dāng)鋼液溫度達(dá)到1580℃以上時，除去全部爐渣，隨即加入0.07%的冰晶石粉并將鋁垂直插入爐底。然后攪拌鋼液，停電傾爐出鋼，獲得液態(tài)的高溫耐磨合金材料，即合金材料鋼液。對于高溫耐磨合金材料的鋼液，可根據(jù)需要制成各種鑄件，如各種規(guī)格的軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)裝置。當(dāng)鋼液冷卻至1530-1540℃時澆注高度為20毫米型號的軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)，冷卻后即得導(dǎo)衛(wèi)鑄件。

c.退火及粗加工：將步驟b得到的導(dǎo)衛(wèi)鑄件由室溫加熱至200～300℃進(jìn)行去應(yīng)力退火，然后采用常規(guī)刀具對導(dǎo)衛(wèi)鑄件進(jìn)行切削加工。

d.固溶處理及回火：將步驟c切削加工后的導(dǎo)衛(wèi)由室溫加熱至960～1050℃進(jìn)行固溶處理，然后分別加熱至440～480℃和270～290℃進(jìn)行回火處理。

f.精加工：將步驟d回火處理后的導(dǎo)衛(wèi)用硬質(zhì)合金刀具精加工成成品導(dǎo)衛(wèi)。

用該發(fā)明的高溫耐磨合金材料制造軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)的詳細(xì)過程如下：

a1：精密鑄造：取各原材料并按規(guī)定配比配成混合料待用，再制備軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)：

首先，用低溫蠟基模料制成導(dǎo)衛(wèi)模型，用硅溶膠—水玻璃復(fù)合型殼制殼工藝制得導(dǎo)衛(wèi)模型型殼。在硅溶膠—水玻璃復(fù)合模型型殼制備過程中，在導(dǎo)衛(wèi)模型上先涂抹2-4層硅溶膠，涂3-5層水玻璃并蒸汽脫蠟后，得到導(dǎo)衛(wèi)模型型殼；

然后，焙燒導(dǎo)衛(wèi)模型型殼，焙燒溫度為950-1000，℃保溫時間為40分鐘。焙燒結(jié)束后，將配制的混合料倒入導(dǎo)衛(wèi)模型型殼內(nèi)進(jìn)行澆注；鐵水的出爐溫度為1600-1620℃；澆注溫度為1530-1540℃；導(dǎo)衛(wèi)模型型殼溫度為450-550℃；澆注后，將制成的導(dǎo)衛(wèi)自然冷卻至室溫，去除澆注系統(tǒng)后得到導(dǎo)衛(wèi)；

b1：退火：將步驟a加工成的導(dǎo)衛(wèi)由室溫以60～80℃/小時的速度加熱至200～300℃并保溫4～6ｈ進(jìn)行去應(yīng)力退火，隨后爐冷至室溫；

c1：粗加工：采用常規(guī)刀具對步驟b得到的導(dǎo)衛(wèi)進(jìn)行切削加工；

d1：固溶處理：將切削加工后的導(dǎo)衛(wèi)由室溫加熱至500～600℃保溫4小時，再以90～110℃/小時的速度加熱至960～1050℃進(jìn)行固溶處理保溫2～3小時，隨后風(fēng)冷至室溫； e1：回火：將經(jīng)過固溶處理后的導(dǎo)衛(wèi)由室溫以80～100℃/小時的速度加熱至440～480℃回火保溫2～3小時，并空冷至室溫；然后以15～20℃/小時的升溫速度加熱至270～290℃回火5小時，隨爐冷卻至室溫；

f1：精加工：將經(jīng)過回火處理后的導(dǎo)衛(wèi)用硬質(zhì)合金刀具精加工成成品導(dǎo)衛(wèi)。

該高溫耐磨合金材料中包含了大量的均勻、不連續(xù)高耐磨組織（Cr,Fe）7C3，其硬度為HV1300～1800，因此，與傳統(tǒng)導(dǎo)衛(wèi)材料相比，該發(fā)明研制的新型高溫耐磨合金的使用壽命大大提高。以高度20毫米型號的軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)為例，該型號傳統(tǒng)導(dǎo)衛(wèi)的使用壽命——過鋼量一般均在800噸以下，而本新型高溫耐磨合金導(dǎo)衛(wèi)的使用壽命——過鋼量一般均在3300噸以上，甚至可達(dá)4050噸，使得軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)的使用壽命提高了3～4倍。該高溫耐磨合金材料還包含有雜質(zhì)P和S，其中要確保P和S的質(zhì)量百分比的范圍為：P≤0.03%、S≤0.03%，以提高冶金質(zhì)量，防止熱脆和冷脆。

該高溫耐磨合金材料還包含了Si和Mn，Si和Mn所占的質(zhì)量百分比分別為：Si：0.8～1.2%，Mn：0.4～0.8%。通過加入Si和Mn這兩種金屬，以提高導(dǎo)衛(wèi)的淬透性和韌性。 該高溫耐磨合金材料還包含了Ni、Mo和Cu；Ni、Mo和Cu所占的質(zhì)量百分比分別為：Ni0.4～0.6%、Mo0.05～0.1%、Cu0.15～0.2%。

通過加入Ni、Mo和Cu這三種金屬，可以提高高溫耐磨合金材料的淬透性，產(chǎn)生二次硬化，并且使碳化物細(xì)小且均勻分布。

軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法，其特點是，軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)是由權(quán)利要求上文所述的高溫耐磨合金材料制成的，其熱處理方法包括如下步驟：

步驟1：首先，對軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)在200℃～300℃溫度下進(jìn)行低溫去應(yīng)力退火，時間為4小時～6小時，爐冷至室溫；

步驟2：然后，經(jīng)過500℃～600℃的預(yù)熱，保溫4小時，并進(jìn)行960℃～1050℃的固溶處理2小時～3小時；

步驟3：最后，以80℃～100℃/小時的加熱速度加熱至440℃～480℃，進(jìn)行2小時～3小時的440℃～480℃高溫回火，空冷至室溫；

步驟4：最后在270℃～290℃低溫回火5小時，隨爐冷卻至室溫。

所述步驟1中，所述低溫去應(yīng)力退火過程由室溫加熱至200℃～300℃的升溫速度為60℃～80℃/小時。

所述步驟2中，所述固溶處理過程由室溫加熱至960℃～1050℃的升溫速度為90℃～110℃/小時。

所述步驟3中，所述高溫回火過程由室溫加熱至440℃～480℃的升溫速度為80℃～100℃/小時。

所述步驟4中，所述低溫回火過程由室溫加熱至270～℃290℃的升溫速度為15℃～20℃/小時。

該發(fā)明提供的軋機(jī)用新型高溫耐磨合金材料，在傳統(tǒng)鉻基高溫耐磨合金的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整化學(xué)成分并使用不同的熱處理工藝，以改善和提高合金硬度和韌性，從而滿足導(dǎo)衛(wèi)材料惡劣的工作環(huán)境和極高的性能要求。該發(fā)明所述高溫耐磨合金材料的各組分為：C1.45～1.6wt%（質(zhì)量百分比），Si0.8～1.2wt%，Mn0.4～0.8wt%，P≤0.03wt%，S≤0.03wt%，Cr11～12.5wt%，Ni0.4～0.6wt%，Mo0.05～0.1wt%，Cu0.15～0.2wt%。wt%表示質(zhì)量百分比。Si、Mn、Ni、Mo和Cu等材料為可添加的材料，從而提高合金材料的淬透性和韌性等特性。

C含量為C1.45～1.6wt%，使C與合金元素配合，形成高硬度且彌散分布的M7C3型合金碳化物，保證合金有高的硬度、耐磨性和紅硬性；Si含量為0.8～1.2wt%，Mn含量為0.4～0.8wt%，使合金具有很好的固溶強(qiáng)化效果，提高合金的熱強(qiáng)性；Cr含量為11～12.5wt%，有利于提高合金的淬透性和耐磨性，并在合金表面形成致密的鉻氧化膜，以增強(qiáng)抗氧化性能，預(yù)防粘鋼，提升抗高溫腐蝕性能；加入少量的Ni、Mo、Cu等合金元素便于形成大量細(xì)小、彌散、堅硬而不聚集長大的合金碳化物，以造成二次硬化效應(yīng)，同時具有良好的韌性。

熱處理的主要過程為：以60～80℃/小時的速度加熱至200～300℃并保溫4～6ｈ進(jìn)行去應(yīng)力退火，隨后爐冷至室溫，以便在較短時間內(nèi)低溫消除導(dǎo)衛(wèi)內(nèi)應(yīng)力；然后，隨爐加熱至500～600℃保溫4小時，目的是預(yù)熱和減少高溫加熱時間；再以90～110℃/小時的速度加熱至960～1050℃進(jìn)行固溶處理保溫2～3小時，隨后風(fēng)冷至室溫，目的是使碳化物充分溶解，以提高合金的紅硬性；隨后，以80～100℃/小時的速度加熱至440～480℃回火保溫2～3小時，并空冷至室溫，以析出二次碳化物并盡可能獲得少的奧氏體和低的殘余應(yīng)力；最后，以15～20℃/小時的升溫速度加熱至270～290℃回火5小時，隨爐冷卻至室溫，進(jìn)一步消除內(nèi)應(yīng)力。

和2014年1月之前的技術(shù)相比，該發(fā)明的高溫耐磨合金材料及導(dǎo)衛(wèi)有以下幾個方面的特點。

1、該發(fā)明使用材質(zhì)與2014年1月之前的導(dǎo)衛(wèi)材質(zhì)不同。為了提高導(dǎo)衛(wèi)材料的硬度和韌性，該發(fā)明設(shè)計了一種新型的鉻基高溫耐磨合金。該合金是在傳統(tǒng)鉻基高溫耐磨合金（C：0.70-1.40wt%；Cr：8.00-14.00wt%）的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整合金成分，尤其是調(diào)整碳、鉻含量，使得C含量為1.45～1.6wt%，Cr含量為11～12.5wt%。該發(fā)明設(shè)計的新型鉻基高溫耐磨合金相對傳統(tǒng)鉻基高溫耐磨合金具有更好的耐磨性；但與2014年1月之前使用的高Cr（含量24%～25%）、高C（含量3.10～3.45%）導(dǎo)衛(wèi)材料相比，其Cr、C含量都有較大幅度的降低，然而Cr/C比保持在7～8之間，這不但有效降低了原材料成本，而且材質(zhì)產(chǎn)生裂紋的幾率也大大減小。同時，由于C與Cr、Mo等合金元素形成二次碳化物并造成二次硬化，從而具有高的耐磨性；未溶的碳化物還能阻止晶粒長大，提高合金的紅硬性和耐磨性；而且，鉻能形成致密的、高熔點、穩(wěn)定的氧化膜（Cr2O3），具有很好的高溫強(qiáng)度。此外，該發(fā)明在原材料設(shè)計時還添加了少量的Cu以提高合金的塑性和導(dǎo)熱性，使碳化物變細(xì)、不連續(xù)，防止導(dǎo)衛(wèi)在急冷急熱的使用環(huán)境中產(chǎn)生炸裂。

2、該發(fā)明的熱處理工藝與導(dǎo)衛(wèi)現(xiàn)用熱處理工藝不同。為了有效提高導(dǎo)衛(wèi)材料的高溫耐磨性能，該發(fā)明合理設(shè)計了熱處理方式以改善合金的組織結(jié)構(gòu)。截至2014年1月，導(dǎo)衛(wèi)材料常用的熱處理工藝是“1050℃淬火 450℃一次回火”，而該發(fā)明采用的是“低溫退火 固溶處理 二次回火”的熱處理方式，即預(yù)先在200～300℃的低溫進(jìn)行去應(yīng)力退火；然后在500～600℃預(yù)熱，再進(jìn)行960～1050℃的固溶處理；最后進(jìn)行二次回火——一次440～480℃的高溫回火和一次270～290℃的低溫回火，這樣可以有效固溶合金元素，并使二次碳化物均勻和不連續(xù)析出，可實現(xiàn)有效消除內(nèi)應(yīng)力，防止裂紋的萌發(fā)。

3、該發(fā)明材質(zhì)的基體組織與現(xiàn)用導(dǎo)衛(wèi)材質(zhì)的基體組織不同。該發(fā)明材質(zhì)的基體組織為高硬度的片狀馬氏體，在基體上均勻地分布著細(xì)小顆粒狀和針狀（纖維狀）的二次碳化物（Cr,Fe）7C3，其顯微硬度高達(dá)HV1300～1800；相對于傳統(tǒng)導(dǎo)衛(wèi)材質(zhì)的低塑性奧氏體或魚骨狀萊氏體組織基體，該發(fā)明材質(zhì)制成的導(dǎo)衛(wèi)部件的硬度更高，耐磨性更好，而且沖擊韌性也更優(yōu)越；同時，該發(fā)明相對于常用高鉻合金的二次碳化物（M23C6型復(fù)雜碳化物的顯微硬度為HV1200，M3C型碳化物的顯微硬度為HV1000～1100），其硬度更高，耐磨性更好。 4、該發(fā)明導(dǎo)衛(wèi)部件的性能和使用壽命與傳統(tǒng)導(dǎo)衛(wèi)部件不同。傳統(tǒng)導(dǎo)衛(wèi)硬度HRC＜40，該發(fā)明的導(dǎo)衛(wèi)材料的工作表面硬度可達(dá)到HRC60～65，沖擊韌性為10～11焦/平方米，具有很好的高溫強(qiáng)度、高溫耐磨性和抗熱沖擊性；在950℃時的平均氧化速度不超過0.02克/平方米小時，因而抗氧化能力強(qiáng)，蠕變強(qiáng)度和持續(xù)疲勞強(qiáng)度均較高。以高度20毫米型號的軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)為例，其使用壽命與傳統(tǒng)導(dǎo)衛(wèi)相比，導(dǎo)衛(wèi)工作過程中的過鋼量可由傳統(tǒng)導(dǎo)衛(wèi)過鋼量的不超過800噸提升到2014年1月之前的3300噸過鋼量以上，該發(fā)明導(dǎo)衛(wèi)的使用壽命提高了3～4倍，顯著降低了導(dǎo)衛(wèi)的更換頻率，大大提高了生產(chǎn)效率，且能夠替代進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)，不但經(jīng)濟(jì)效益明顯，而且社會效益顯著。

軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法實施案例

• 實施例1

化學(xué)成分：C1.45wt%，Si1.2wt%，Mn0.8wt%，P≤0.03wt%，S≤0.03wt%，Cr11wt%，Ni0.6wt%，Mo0.1wt%，Cu0.2wt%。

熱處理工藝：以80℃/小時的升溫速度在200℃保溫4小時，爐冷至室溫；然后隨爐加熱至500℃保溫4小時；再以110℃/小時的升溫速度加熱至960℃保溫2小時，風(fēng)冷至室溫；隨后以80℃/小時的速度在440℃回火保溫2小時，空冷至室溫；最后以20℃/小時的升溫速度在270℃保溫5小時后隨爐冷卻至室溫。

常溫性能測試：微觀硬度：基體中細(xì)小、彌散、均勻分布的碳化物（Cr,Fe）7C3的顯微硬度為HV1300～1520；宏觀硬度：導(dǎo)衛(wèi)工作表面層硬度HRC60～62.5；沖擊韌性：11焦/平方米。

經(jīng)過試驗測試，平均使用壽命為：過鋼量3320噸。

• 實施例2

化學(xué)成分：C1.5wt%，Si1.0wt%，Mn0.7wt%，P≤0.03wt%，S≤0.03wt%，Cr11.5wt%，Ni0.5wt%，Mo0.08wt%，Cu0.18wt%。

熱處理工藝：以70℃/小時的升溫速度在250℃保溫5小時，爐冷至室溫；然后隨爐加熱至550℃保溫4小時；再以100℃/小時的升溫速度加熱至1000℃保溫2小時，風(fēng)冷至室溫；隨后以90℃/小時的速度在460℃回火保溫2.5小時，空冷至室溫；最后以18℃/小時的升溫速度在280℃保溫5小時后隨爐冷卻至室溫。

常溫性能測試：微觀硬度：基體中碳化物（Cr,Fe）7C3的顯微硬度為HV1450～1600；宏觀硬度：導(dǎo)衛(wèi)工作表面層硬度HRC62～63.5；沖擊韌性：10.8焦/平方米。

經(jīng)過試驗測試，平均使用壽命為：過鋼量3530噸。

• 實施例3

化學(xué)成分：C1.55wt%，Si0.8wt%，Mn0.6wt%，P≤0.03wt%，S≤0.03wt%，Cr12wt%，Ni0.5wt%，Mo0.07wt%，Cu0.17wt%。

熱處理工藝：以60℃/小時的升溫速度在300℃保溫6小時，爐冷至室溫；然后隨爐加熱至600℃保溫4小時；再以90℃/小時的升溫速度加熱至1050℃保溫2.5小時，風(fēng)冷至室溫；隨后以100℃/小時的速度在480℃回火保溫2.5小時，空冷至室溫；最后以15℃/小時的升溫速度在290℃保溫5小時后隨爐冷卻至室溫。

常溫性能測試：微觀硬度：基體中碳化物（Cr,Fe）7C3的顯微硬度為HV1500～1650；宏觀硬度：導(dǎo)衛(wèi)工作表面層硬度HRC63～64；沖擊韌性：10.7焦/平方米。

經(jīng)過試驗測試，平均使用壽命為：過鋼量3760噸。

• 實施例4

化學(xué)成分：C1.6wt%，Si0.8wt%，Mn0.5wt%，P≤0.03wt%，S≤0.03wt%，Cr12wt%，Ni0.4wt%，Mo0.06wt%，Cu0.16wt%。

熱處理工藝：以60℃/小時的升溫速度在250℃保溫5小時，爐冷至室溫；然后隨爐加熱至600℃保溫4小時；再以90℃/小時的升溫速度加熱至1050℃保溫3小時，風(fēng)冷至室溫；隨后以100℃/小時的速度在480℃回火保溫3小時，空冷至室溫；最后以15℃/小時的升溫速度在290℃保溫5小時后隨爐冷卻至室溫。

常溫性能測試：微觀硬度：基體中碳化物（Cr,Fe）7C3的顯微硬度為HV1600～1700；宏觀硬度：導(dǎo)衛(wèi)工作表面層硬度HRC63～64.5；沖擊韌性：10.3焦/平方米。

經(jīng)過試驗測試，平均使用壽命為：過鋼量3910噸。

• 實施例5

化學(xué)成分：C1.6wt%，Si0.8wt%，Mn0.4wt%，P≤0.03wt%，S≤0.03wt%，Cr12.5wt%，Ni0.4wt%，Mo0.05wt%，Cu0.15wt%。

熱處理工藝：以60℃/小時的升溫速度在300℃保溫5小時，爐冷至室溫；然后隨爐加熱至600℃保溫4小時；再以90℃/小時的升溫速度加熱至1050℃保溫3小時，風(fēng)冷至室溫；隨后以100℃/小時的速度在480℃回火保溫3小時，空冷至室溫；最后以15℃/小時的升溫速度在290℃保溫5小時后隨爐冷卻至室溫。

常溫性能測試：微觀硬度：基體中碳化物（Cr,Fe）7C3的顯微硬度為HV1650～1800；宏觀硬度：導(dǎo)衛(wèi)工作表面層硬度HRC64～65；沖擊韌性：10焦/平方米。

經(jīng)過試驗測試，平均使用壽命為：過鋼量4050噸。

通過以上去應(yīng)力退火、固溶和高溫及低溫回火處理，可以有效固溶合金元素，并使二次碳化物均勻和不連續(xù)析出，實現(xiàn)有效消除內(nèi)應(yīng)力，防止裂紋萌生，提高導(dǎo)衛(wèi)材料的高溫耐磨性、高溫?zé)釓?qiáng)性和熱穩(wěn)定性能，并提高使用壽命，硬度可達(dá)到HRC60～65，壽命相對于傳統(tǒng)導(dǎo)衛(wèi)可提高3～4倍。

2020年7月17日，《軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)用高溫耐磨合金材料及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)熱處理方法》獲得安徽省第七屆專利獎銀獎。 2100433B

合肥市百勝科技發(fā)展有限公司、首鋼高速線材廠。2100433B

概括的說，導(dǎo)衛(wèi)就是指在型鋼軋制過程中，安裝在軋輥孔型前后幫助軋件按既定的方向和狀態(tài)準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地進(jìn)入和導(dǎo)出軋輥孔型的裝置。

優(yōu)點：1、可以去除氧化鐵皮

2、可以使軋件表面更光滑

3、可以增加軋件表面強(qiáng)度

4、使軋鋼過程更安全、更穩(wěn)定

一般地說，導(dǎo)衛(wèi)分滾動導(dǎo)衛(wèi)和滑動導(dǎo)衛(wèi)，滾動導(dǎo)衛(wèi)更加穩(wěn)定，并且可以很方便的調(diào)整導(dǎo)輥間的距離，但造價較高，而滑動導(dǎo)衛(wèi)造價較低，但穩(wěn)定性沒有滾動導(dǎo)衛(wèi)好，且不易調(diào)整。

導(dǎo)衛(wèi)在線材生產(chǎn)中的作用

（1）正確的將軋件導(dǎo)入軋輥孔型；

（2）保證軋件在孔型中穩(wěn)定的變形，并得到所要求的幾何形狀和尺寸；

（3）順利地將軋件由孔型中導(dǎo)出，防止纏輥。

（4）控制或強(qiáng)制軋件扭轉(zhuǎn)或彎曲變形，按一定的方向運(yùn)動。

（5）軋制任何斷面形狀的型鋼，幾乎在所有軋輥的進(jìn)口和出口都要使用導(dǎo)衛(wèi)裝置。其作用是使軋件能按照所需的狀態(tài)進(jìn)出孔型，保證軋件按即定的變形條件進(jìn)行軋制。盡管孔型設(shè)計合理，如果導(dǎo)衛(wèi)裝置的設(shè)計或使用不當(dāng)，也不能軋出合格的產(chǎn)品，并可能造成刮切軋件、擠鋼、纏輥，甚至造成斷輥或嚴(yán)重的設(shè)備事故和人身事故。

具有世界先進(jìn)水平的導(dǎo)衛(wèi)有SMS導(dǎo)衛(wèi)、Morgan導(dǎo)衛(wèi)、Ashlow導(dǎo)衛(wèi)、Danieli導(dǎo)衛(wèi)，都各有特點，但總的目標(biāo)是保證線材產(chǎn)品的質(zhì)量例子。2100433B

李運(yùn)強(qiáng)、王文清等。