一种M42材质的全硬化工作辊的改进型热处理方法

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，具体涉及一种M42材质的全硬化工作辊的改进型热处理方法。

背景技术

随着不锈钢板带及铜带质量要求愈来愈高下，在常温下轧制，冷轧产品具有尺寸精度高、表面光洁度好、表面粗糙度可调等特点。正因为如此，冷轧生产就对轧辊具有非常高的要求，要求有较高的硬度、优良的耐磨性、较好的韧性。尤其在不锈钢冷轧生产过程中，对轧辊(特别是工作辊)要求更高，相对碳钢而言，不锈钢具有更高的变形抗力(最高几乎为碳钢的一倍)，在轧制变形区内轧辊所受单位轧制压力非常高，这就要求轧辊具有高的硬度和抗弯性；同时不锈钢的表面质量要求非常高，通常情况下不允许有明显的缺陷，甚至是轻微的色差，这就要求轧辊具有良好的耐磨性，在轧制过程中表面光洁度不会很快降低。但是现有的工作辊不能满足上述要求，耐磨性差，导致使用寿命短，需要经常修辊，表面硬度度，光洁度差，导致板材的表面不光滑、色差大、色泽不均匀。

公开号为CN112981084A的发明专利，公开了全硬化工作辊的热处理方法，尤其是M42材质的全硬化工作辊的热处理方法，工作辊表面和芯部的硬度一致，热处理后硬度均达到HRC65～66，即轧辊淬硬层深度可达到100％，可提高产品质量、控制板面质量，可减少板表面质量色差，使用效果非常好，并且耐磨性能优于一般市售工作辊，可轧出光滑表面，使用寿命更长，可用于不锈钢、铜带的生产。

如何进一步提高M42材质的全硬化工作辊的整体硬度，一直是我司的研发方向，为此，我们提出一种M42材质的全硬化工作辊的改进型热处理方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种M42材质的全硬化工作辊的改进型热处理方法，克服了现有技术的不足，工艺设计合理，解决了现有的M42材质的全硬化工作辊的整体硬度有待进一步提高的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种M42材质的全硬化工作辊的改进型热处理方法，其特征在于，包括以下步骤，淬火、低温回火和高温回火，其特征在于：

所述淬火包括依次进行的高温加热、深冷淬火；高温加热的温度为1190～1195℃，保温时间为1～2小时；深冷淬火包括-50～-60℃，100～120min；-140～-150℃，100～120min；-190～-195℃，180～200min；所述低温回火包括一次低温回火和二次低温回火，所述一次低温回火和二次低温回火的温度均为160～180℃，保温时间为3～5小时；

所述高温回火包括依次进行的一次高温回火、二次高温回火、三次高温回火和四次高温回火；所述一次高温回火、二次高温回火的温度均为460～480℃，保温时间均为2～3小时；所述三次高温回火和四次高温回火的温度均为500～520℃，保温时间均为2～3小时。

进一步的，所述淬火还包括设置在高温加热前的淬火预热步骤，所述淬火预热包括依次进行的一次恒温预热、二次恒温预热和三次恒温预热；一次恒温预热的温度为380～420℃，保温时间为5～7小时；二次恒温预热的温度为580～620℃，保温时间为3～5小时；三次恒温预热的温度为780～820℃，保温时间为2～4小时。

进一步的，一次低温回火后设置一次空冷，一次空冷冷却至50～60℃，二次低温回火后设置二次空冷步骤，空冷至室温。

进一步的，一次高温回火、二次高温回火、三次高温回火和四次高温回火后分别设置空冷步骤，空冷至室温。

更进一步的，一次高温回火前设置回火预热步骤，回火预热的温度为280～320℃，保温时间为3～5小时。

进一步的，所述深冷淬火后，恢复至室温再进行所述低温回火。

(三)有益效果

本发明实施例提供了改进型热处理方法，具备以下有益效果：通过对热处理工艺中淬火步骤进行了调整优化，具体的，采用-190～-195℃的深冷淬火方式，并相应的调整了淬火各阶段温度和时间，使得材料最终硬度提高了0.8～1.2HRC，同时，耐磨性获得大幅提升；在此基础上，将高温加热的保温温度提升限定为1190～1195℃，提高材料的韧性、耐磨性；另外，在原有高温回火温度下，材料的耐磨性降低，通过调整降低回火温度，材料的耐磨性也获得同步提高。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种M42材质的全硬化工作辊的改进型热处理方法，包括依次进行的以下步骤，淬火、低温回火和高温回火。

淬火：

S1、一次恒温预热、温度为380～420℃，保温时间为5～7小时；

S2、二次恒温预热的温度为580～620℃，保温时间为3～5小时；

S3、三次恒温预热的温度为780～820℃，保温时间为2～4小时。

S4、高温加热，高温加热的温度为1190～1195℃，保温时间为1～2小时；

S5、一次淬火，-50～-60℃，100～120min；

S6、二次淬火，-140～-150℃，100～120min；

S7、三次淬火，-190～-195℃，180～200min；

低温回火：

S1、一次低温回火，一次低温回火和二次低温回火的温度均为160～180℃，保温时间为3～5小时；

S2、一次空冷冷，却至50～60℃；

S3、二次低温回火，二次低温回火的温度为160～180℃，保温时间为3～5小时；

S4、二次空冷，空冷至室温。

高温回火：

S1、回火预热，温度为280～320℃，保温时间为3～5小时；

S2、一次高温回火，温度均为460～480℃，保温时间为2～3小时；

S3、一次空冷，空冷至室温；

S4、二次高温回火，温度均为460～480℃，保温时间均为2～3小时；

S5、二次空冷，空冷至室温；

S6、三次高温回火，温度均为500～520℃，保温时间为2～3小时；

S7、三次空冷，空冷至室温；

S8、四次高温回火，温度均为500～520℃，保温时间为2～3小时。

S9、四次空冷，空冷至室温。

实施例1～5的工艺参数和产品硬度数据如下表所示。

其中，高温回火步骤S3、S5、S7，均冷却至室温，未在表中示出。

此外，上述实施例的工作辊的耐磨性也获得大幅提升，经客户使用反馈，相较于原有专利技术生产的工作辊，现有工作辊使用寿命提升了500～600％。

试样辊为市售M42圆柱形坯料经粗加工获得，辊体的直径为90mm、长度810mm，两端轴颈的直径为65mm、长度为117mm。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。