用国产Cr12MoV代替进口SKD11制作线材冷轧用轧辊

摘要：本文介绍了通过试验得出了国产Cr12MoV的适宜热处理温度并采取措施控制其形变量，从而成功应用国产Cr12MoV代替SKD11材料制作线材冷轧用轧辊。

大山金属压延有限公司是从事不锈钢线材异型压延的企业，使用各种不同孔型的冷轧用轧辊通过冷轧压的方式来生产不同截面形状的不锈钢异型线材。公司最初使用的是进口SKD11冷作模具钢材料来制作冷轧轧辊，SKD11国标代号Cr12Mo1V，是一种高铬、高碳冷作钢，出厂前经过了特别的热处理，加工性能很好，淬透性极好，有很好的韧性及耐磨损性，在热处理时尺寸变化极其稳定。但因为进口SKD11材料价格昂贵，而且受国外钢厂产能制约，同时国内特钢厂Cr12Mo1V材料因用量极少而产量很少，因此决定试验用国内模具行业应用广泛的Cr12MoV代替SKD11制作线材冷轧用轧辊。

1、Cr12MoV材料替代可行性分析

公司的冷轧线材用轧辊尺寸大，直径大于250mm，长度大于700mm，重量一般要在150kg以上，因为热处理之后还要对轧辊进行精磨，所以要求材料在热处理以后变形量须很小。

Cr12MoV钢具有高的含碳量和含铬量，能形成大量碳化物和高合金度的马氏体，使钢具有高硬度，高耐磨性。同时，铬又使钢具有高的淬透性和回火稳定性，钼增加了钢的淬透性并且细化晶粒，钒既可以细化晶粒又可以增加材料的韧性，又能形成高硬度的VC，以进一步增加钢的耐磨性，所以Cr12MoV钢是制造冷作模具广泛使用的材料。在热处理之后，Cr12MoV相对SKD11更难获得HRC60以上的硬度，热处理后的变形量偏大，但Cr12MoV与SKD11一样，也具有高淬透性,截面为300～400mm2以下者可以完全淬透。在300～400℃时仍可保持良好硬度和耐磨性，而且通过查找相关热处理手册发现通过合理的热处理工艺，Cr12MoV可以达到HRC60以上的硬度，这符合公司对轧辊硬度的要求，只要通过试验确定适宜的热处理工艺和控制好材料的热处理变形即可。

2、通过试验确定Cr12MoV的热处理工艺

用于冷轧不锈钢线材的轧辊的使用要求硬度要大于HRC60，同时还要求轧辊具有一定的塑性，因此我们首先确定了先淬火然后回火的热处理工艺。

然后选取了Cr12MoV试样，使用小型盐浴炉加热、20号机油作为冷却介质进行热处理试验。通过在不同温度下进行淬火和回火，我们得出表1：

表1 Cr12MoV冷作模具钢不同温度淬火和回火后的硬度(HRC)

并通过金相分析得知在1010℃、1040℃淬火，未回火的试样为正常组织(回火马氏体+碳化物+残留奥氏体)，具体金相组织如图1

图1 1010℃、1040℃淬火金相组织 ×400

最终，将Cr12MoV的热处理工艺确定为

(1)淬火：在盐浴炉中，先预热 500-550 ℃，二次预热 800-850 ℃，再加热至 1010-1050 ℃，在油中淬硬，油温在 40-60 ℃，

(2)回火：加热至 150-200 ℃，在此温度中停留，然后在静止空气中冷却,回火可分多次进行，最高温度不超过 550 ℃。

具体热处理工艺如图2所示：

图2 热处理工艺图

3、控制Cr12MoV热处理变形量

Cr12MoV钢是微变形钢，本身变形量不大，但为了方便后续轧辊精加工，达到与进口SKD11同样的效果，我们采取了以下措施：

(1)选用国内大型特钢厂出品的碳化物偏析较小的优质Cr12MoV模具钢;

(2)在进行轧辊粗车削之前，对Cr12MoV模具钢进行合理锻造，来打碎碳化物晶块，降低碳化物不均匀分布的等级，消除性能的各向异性，同时对锻后的模具钢要进行调质热处理，使之获得碳化物分布均匀、细小和弥散的索氏体组织、从而减少热处理后的变形;

(3)控制加热速度，采取缓慢加热、均衡加热的方法来减少热处理变形。

通过以上措施，进一步缩小了Cr12MoV热处理后的变形量，基本上达到了SKD11的水平。

4、结论

通过实验我们成功地用国产Cr12MoV料代替了进口SKD11材料，在不改变原有扎制工艺的情况下，降低了轧辊生产成本，提高了自主加工能力，满足了生产要求。