[发明专利]一种可提高轧辊晶界强化与稳定性的轧辊孔型优化方法

说明书

本发明公开了一种可提高轧辊晶界强化与稳定性的轧辊孔型优化方法。该方法包括先对轧辊进行液相多元共渗及抛光处理，然后进行渗氮及抛光处理，最后对轧辊进行氧化处理，使轧辊的表面形成致密的具备优良的力学性能与物理化学性能的厚度为20μm‑35μm多元复合陶瓷组织层，其中多元复合陶瓷组织层由正方和六方晶系陶瓷相复合而成，对轧辊表面固着，使有色金属热轧轧辊的应力状态下的耐腐蚀性能与抗热疲劳性能显著提高。该方法在对轧辊进行共渗处理前的预备热处理工艺可以为调质处理。

技术领域

本发明涉及一种抗疲劳度处理方法，尤其是涉及一种可提高轧辊晶界强化与稳定性的轧辊孔型优化方法。

背景技术

经研究，有色金属热连轧成型(热挤压加工与冷加工亦然)过程中，由于轧辊是钢铁材料，与有色金属材料的电极电位不同，所以轧辊、有色金属轧材和轧制润滑液(水性乳液)组成的加工体系也就成了一个化学原电池体系。当轧材为铜合金材料时，轧辊是″牺牲阳极″；轧辊经受着轧制应力条件下的电化学腐蚀与腐蚀条件下的应力(热应力与轧制应力)疲劳作用。故传统的轧辊在较短的工作时间里其孔型沟槽表面就出现了疲劳破坏特征的″龟裂花纹″而报废。

当轧材为铝合金、镁合金时，轧材是″牺牲阳极″，轧材与乳化液的反应产生氢气，轧辊经受着轧制应力条件下的氢腐蚀，轧辊孔型沟槽表面层的晶界因氢原子的渗入而弱化。轧辊经受着轧制应力条件下的氢腐蚀与氢腐蚀条件下的应力(热应力与轧制应力)疲劳作用。故传统的轧辊在较短的工作时间里其孔型沟槽表面就出现了疲劳破坏特征的″龟裂花纹″而报废。

针对有色金属的热轧轧辊的失效机理，使用本发明的一种可提高轧辊晶界强化与稳定性的轧辊孔型优化方法，可实现热轧条件下的轧辊孔型沟槽表面层材料晶界强化与稳定；消除原电池形成途径；提高轧辊孔型表面耐腐蚀性能与抗磨损性能；提高轧辊的表层抗疲劳性能，可以显著提高轧辊的使用寿命并降低生产成本，轧辊使用寿命可提高1至5倍。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种可提高轧辊晶界强化与稳定性的轧辊孔型优化方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：多元复合陶瓷膜抗疲劳度处理方法，包括以下工艺方法步骤：

A、对所述轧辊进行液相扩散共渗处理及渗后抛光处理，经抛光处理后的渗层厚度控制在10μm-25μm，所述共渗处理的温度条件为500-600℃，处理时间为100-125s，其中所述液相按重量百分比由60-70％Al，20-30％S，0.5-1.5％Mn，8.5-9.5％Si组成；

B、对步骤A得到的轧辊进行渗氮处理，使轧辊的表面形成厚度为15μm-30μm的多元复合陶瓷组织层，所述渗氮处理的温度条件为500-600℃，处理时间为120-300min；

C、将步骤B得到的轧辊进行抛光处理，去除表面的疏松层；

D、将步骤C得到的轧辊进行氧化处理，所述氧化处理的温度条件为350-500℃，处理时间为10-30min，使轧辊的表面形成厚度为20μm-35μm多元复合陶瓷组织层，其中多元复合陶瓷组织层由正方和六方晶系陶瓷相复合而成。

进一步的是：步骤A中在对所述轧辊进行共渗处理前，先对上述轧辊进行预备热处理工艺，所述预备热处理工艺为调质处理。

本发明的有益效果是：实现热轧条件下的轧辊孔型沟槽表面层材料晶界强化与稳定；消除原电池形成途径；提高轧辊孔型表面耐腐蚀性能与抗磨损性能；提高轧辊的表层抗疲劳性能；可以显著提高轧辊的使用寿命并降低生产成本，轧辊使用寿命可提高1至5倍。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步说明，以下所列实施例为本发明的非限定性实施例，有关成分配比和工艺参数可在允许的范围进行调整，这种调整对本发明没有实质性影响。

实施例：

先对轧辊进行调质处理；再对轧辊进行液相扩散共渗处理及渗后抛光处理，经抛光处理后的渗层厚度控制在10μm-25μm，所述共渗处理的温度条件为550℃，处理时间为120s，其中所述液相按重量百分比由70％Al，20％S，1.5％Mn，8.5％Si组成；然后对轧辊进行渗氮处理，使轧辊的表面形成厚度为15μm-30μm的多元复合陶瓷组织层，即多元复合无机陶瓷膜，所述渗氮处理的温度条件为570℃，处理时间为180min，接着对轧辊进行抛光处理，去除轧辊表面的疏松层；最后对轧辊进行氧化处理，所述氧化处理的温度条件为420℃，处理时间为25min，使轧辊的表面形成厚度为20μm-35μm多元复合陶瓷组织层，其中多元复合陶瓷组织层由正方和六方晶系陶瓷相复合而成。上述多元复合陶瓷组织层中的氧来自各个处理步骤中不可避免的引入的氧原子，铁来自轧辊所用的材料本身。