9Cr5MoV钢的磁性分析与深冷处理

　　作为冷轧设备的最重要消耗性部件，冷轧辊的质量直接关系到冷轧生产的效率、质量及经济效益[1]。轧辊的寿命主要取决于其硬度和强度，硬度决定了轧辊的耐磨性，所以在很大程度上也决定了轧辊的使用寿命。目前国内外大部分轧辊厂采用提高铬含量和改进常规热处理工艺的方法[2-3]。9Cr5MoV钢是含铬量在5%左右的高碳合金钢，含铬量高，形成了比M3C硬度高且弥散分布的M7C3型碳化物[4]，具有良好的淬透性和耐磨性。冷轧辊钢的优异性能还需要通过合理的处理工艺组合来保证。钢中的残余奥氏体(Ar)与钢的淬火温度密切相关，Ar可导致低温回火零件如冷轧辊的抗拉强度、疲劳强度下降，耐磨性和硬度不足，寿命缩短，接触疲劳抗力下降等[5]。因此，本研究首先结合磁性法[6-8]分析钢中Ar量在冷处理[9]时的变化规律，进一步调整9Cr5MoV钢淬火工艺、冷处理工艺和回火工艺，提高9Cr5MoV钢的硬度。

　　1　试验方法

　　1.1　试验材料成分及状态

　　试验用9Cr5MoV钢的化学成分见表1。试验材料原始组织为调质态。

　　1.2　试验条件及方法

　　将试验材料切割成12mm×14mm×16mm的试样备用。9Cr5MoV钢的Ac1=778℃，Accm=1040℃[10]，将此作为制定淬火工艺的参考依据。采用SLX-80深冷处理系统进行冷处理试验。对不同处理状态的试样进行洛氏硬度测试，每个试样测得5个点的硬度值，并求得硬度平均值。

　　1.2.1　磁性分析试验

　　淬火工艺：930℃，30min，水冷。

　　对调质态和930℃淬火态试样进行碳化物定量金相分析，金相腐蚀液采用4%的硝酸酒精。淬火后续冷处理工艺：-80℃，-120℃，保温时间均为30min。采用线切割方法由不同状态试样切取Φ3mm×3.2mm的样品用于磁性分析，样品质量在万分之一光电天平上称取。在Mod-el6000型Physics　Property　Measurement　System的振动样品磁强计选件(VSM)上对样品进行室温(27℃)磁滞回线测试，所加最大外磁场强度H为20000×79.6A·m-1。

　　1.2.2　淬火后深冷处理试验

　　工艺流程：淬火→深冷处理。

　　淬火工艺：910℃，930℃，950℃，970℃，990℃，1010℃，保温时间均为30min，水冷。深冷处理工艺：-120℃，30min。

　　1.2.3　回火后深冷处理试验

　　工艺流程：淬火→回火→深冷处理。淬火工艺：950℃，30min，水冷。回火工艺：140℃，250℃，450℃，650℃，750℃，回火时间均为120min。深冷处理工艺：-120℃，30min。

　　2　试验结果与分析

　　2.1　磁性分析结果与讨论

　　图1为调质态和930℃淬火态试样的金相组织。经定量金相分析，调质态试样的碳化物含量为7.2%，而930℃×30min淬水后试样的碳化物含量为2.6%。图2为不同状态样品的室温(27℃)磁滞回线。可见，所有样品均可在20000×79.6A·m^-1的磁场强度下达到磁化强度M(即单位质量的磁化强度)的饱和，可得到样品的饱和磁化强度(MS)，MS数值大小可以反映样品中铁磁相即铁素体及马氏体的相对数量。