Valjci od brzoreznog čelika (HSS) nadmašuju konvencionalne valjke od lijevanog željeza i visoke razine nikla i kroma zbog jedne temeljne prednosti: pažljivo projektiranog karbidnog sustava. Legirajući elementi - ugljik, vanadij, volfram, molibden, krom i povremeno niobij - ne povećavaju samo tvrdoću. Oni određuju koje se karbidne faze talože, kako su ti karbidi raspoređeni i na kraju koliko dugo valjak preživi na mlinu. Uspostaviti pravu kemiju razlika je između bacanja koje daje rezultate 3–5× protok čelika po utoru i onaj koji se prerano istroši.
Naš Valjci od brzoreznog čelika (HSS) izrađeni su s precizno kontroliranim sastavima legura kako bi se maksimizirao volumni udio karbida uz očuvanje žilavosti potrebne za zahtjevne rasporede valjanja.
U HSS mikrostrukturama valjaka, četiri karbidne faze obavljaju teške poslove. Njihove vrijednosti tvrdoće, izmjerene na Vickersovoj ljestvici, postavljaju jasan redoslijed otpornosti na habanje:
| Vrsta karbida | Primarni oblikovani elementi | Tvrdoća (HV) | Ključna uloga |
|---|---|---|---|
| MC | V, Nb (VC, NbC) | ~3000 | Primarna otpornost na trošenje |
| M7C3 | Cr | ~2500 | Eutektički karbid, otpornost na habanje |
| M2C | Mo, W | ~2000 | Eutektički karbid, otporan na pukotine |
| M6C | Mo, W, Fe | ~1500–1800 | Jačanje matrice |
MC karbidi—pretežno VC—najteža su faza i najučinkovitiji u otpornosti na abrazivno trošenje. Eutektički karbidi M7C3 i M2C, kada su dobro raspršeni i nisu međusobno povezani, otporni su na širenje pukotina. Ukupni volumni udio karbida u dobro dizajniranom HSS kvalitetu obično doseže oko 15% , u usporedbi s mnogo nižim razinama u konvencionalnim materijalima u rolama.
Ugljik je temelj stvaranja karbida. Veći sadržaj ugljika izravno povećava volumni udio karbida i kaljivost. Na razinama koje se koriste u HSS valjcima (1,50–2,20%), ugljik omogućuje suprecipitaciju MC, M2C i M7C3 faza. Ispod ovog raspona, gustoća karbida je nedovoljna; iznad njega se krtost naglo povećava. Sastav matrice i odziv toplinske obrade također ovise o ugljiku, s optimalnom tvrdoćom koja se obično postiže oko 1,0% otopljenog ugljika u austenitu prije gašenja.
Vanadij je najvažniji pojedinačni element za otpornost na habanje. Formira karbide tipa MC (prvenstveno VC) tvrdoće od približno HV 3000—tvrđe od bilo koje druge karbidne faze u HSS-u. Ove fine, preeutektičke MC čestice su jednoliko raspoređene i ne tvore kontinuirane mreže, što održava žilavost prihvatljivom. Istraživanja potvrđuju da uzorci koji pretežno sadrže MC karbide pokazuju usporedivu ili bolju otpornost na abrazivno trošenje od onih s mješovitom MC M2C strukturom, što optimizaciju vanadija čini središnjom za dizajn legure valjaka. Preporučeni sadržaj vanadija za primjenu u rolama je 5–6%.
Molibden ima dvostruku funkciju. Prvo, potiče stvaranje karbida M2C i M6C, povećavajući ukupni volumen karbida. Drugo, i kritično, obogaćivanje molibdenom unutar čestica karbida smanjuje njihovu osjetljivost na pucanje pod radnim opterećenjem—mehanizam koji izravno produljuje vijek trajanja valjka. Ovaj učinak ojačavanja doseže vrhunac kada se molibden drži u rasponu od 4-8%. Iza tog prozora mogu se formirati grublje morfologije karbida. Preporučeni sadržaj za legure za valjke je 3–4%.
Volfram doprinosi crvenoj tvrdoći—zadržavanju tvrdoće pri povišenim temperaturama valjanja—i sudjeluje u formiranju karbida M2C i M6C zajedno s molibdenom. Volfram i molibden su djelomično zamjenjivi: molibden može zamijeniti volfram u otprilike pola masenog postotka. U modernim HSS sastavima valjaka, molibden često ima prednost zbog svoje povoljnije kontrole morfologije karbida, uz volfram koji se koristi kao komplementarni dodatak.
Krom poboljšava kaljivost, otpornost na oksidaciju i reakciju na kaljenje. To je glavni formirač karbida M7C3 (HV ~2500), koji značajno pridonose otpornosti na trošenje i, kada su dobro raspršeni, sprječavaju širenje pukotina. Krom također stabilizira austenit tijekom toplinske obrade. Optimalan sadržaj za valjke je 5–7%, što uravnotežuje stvaranje karbida u odnosu na rizik od velikih, međusobno povezanih mreža krom karbida koje bi smanjile žilavost. Preporučeni sadržaj je 5–7%.
Niobij, kada se doda, tvori NbC—karbid tipa MC sličan VC-u, ali s malo višom stabilnošću tališta. Pročišćava ukupnu distribuciju karbida i može djelomično zamijeniti vanadij. Njegova uporaba u HSS valjcima je ciljana, a ne široka, ali pruža mjerljiva poboljšanja u uniformnosti disperzije karbida.
Volumni udio karbida (CVF) nije jednostavno "više to bolje". Pretjerano visok CVF—osobito ako se postiže pomoću grubih, međusobno povezanih eutektičkih karbida—smanjuje žilavost i ubrzava pucanje pod toplinskim ciklusima. Cilj je kontrolirani CVF od približno 15% u standardnim HSS razredima , sastavljen od finih, diskretnih MC čestica i dobro raspršenih, međusobno nepovezanih eutektičkih karbida M2C i M7C3.
Ključni mikrostrukturni ciljevi za maksimalnu otpornost na habanje uz odgovarajuću žilavost su:
Povećanje sadržaja ugljika i kroma samo po sebi povećava CVF, ali ne poboljšava linearno gubitak trošenja—grubi karbidi pucaju pod radnim opterećenjem. Kontrolirani dodatak molibdena ono je što pretvara volumen karbida u stvarne performanse trošenja sprječavajući lom karbida.
Različiti položaji valjanja zahtijevaju različite ravnoteže legura. Završna obrada zahtijeva maksimalnu tvrdoću i otpornost na trošenje; postolja za grubu obradu trebaju veću žilavost. Tablica u nastavku sažima prozore sastava koji se koriste za standardne HSS i polubrzorezne (S-HSS) role:
| Ocjena | C % | Cr % | mj. % | V % | W % | Tvrdoća (HSD) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HSS | 1.50–2.20 | 3.00–8.00 sati sati | 2.00–8.00 sati | 2.00–9.00 sati | 0–8.00 | 75–95 (prikaz, stručni). |
| S-HSS | 0,60–1,20 | 3.00–9.00 sati | 2.00–5.00 sati | 0.40–3.00 | 0–3.00 | 75–98 (prikaz, stručni). |
Vrste HSS sadrže više vanadija i ugljika kako bi se povećala gustoća MC karbida za završnu obradu. S-HSS stupnjevi ublažavaju ove elemente kako bi dali prednost otpornosti na toplinski zamor za primjene radnih valjaka u valjaonicama za vruću traku. Oba su dostupna u našoj Rola od lijevanog čelika raspon, projektiran prema specifičnom rasporedu valjanja i položaju postolja.
Kada su sastav legure i volumni udio karbida ispravno optimizirani, operativni rezultati su mjerljivi. HSS rolice postižu 3–5× veća propusnost čelika po utoru u odnosu na valjke od lijevanog željeza, a ukupni radni vijek barem 4× duži. Profili prolaza ostaju stabilni za produžene kampanje jer je MC karbidna površina visoke tvrdoće otporna na trošenje utora, održavajući točnost dimenzija proizvoda bez čestog ponovnog brušenja. Otpornost na toplinski zamor je očuvana jer nepovezana struktura karbida ograničava nastanak i širenje pukotine pod cikličkim zagrijavanjem i kaljenjem zone kontakta kotrljanja.
Ova poboljšanja performansi izravno se pretvaraju u manje izmjena valjaka, smanjeno vrijeme zastoja i niže troškove valjanja po toni—zbog čega ispravno specificirane HSS role ostaju materijal izbora za šipke, žičane šipke i postolja za završnu obradu čelika u cijelom svijetu.
Copyright © Huzhou Zhonghang Roll Co., Ltd. All Rights Reserved.
中文简体
