【最新整理，下载后即可编辑】 5.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。 6.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？ 答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。 7.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？ 答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。③过冷度增大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。 8.金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？答：①金属结晶的基本规律是形核和核长大。②受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。 9.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？答：①采用的方法：变质处理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。②变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。③机械振动、搅拌。 第二章金属的塑性变形与再结晶 2．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？ 答：①随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增加，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和
第四章有色金属热处理原理与工艺 一、概述 热处理是有色加工的重要组成部分 有色金属材料：黑色金属以外的所有金属及其合金。 分类：轻有色、重有色、稀有色、贵金属 作用：改善工艺性能，保证后续工序顺利进行；提高使用性能，充分发挥材料潜力。 类型：退火、淬火、时效、形变热处理 退火：加热到适当温度，保温一定时间，缓慢速度冷却。 有色中的退火：去应力退火、再结晶退火、均匀化退火 二、均匀化退火 对象：铸锭、铸件—→浇铸冷速大，造成成分偏析以及内应力 目的：提高铸件的性能，消除内应力，稳定尺寸与组织，消除偏析枝晶，改善性能。 非平衡铸态组织特征：晶内偏析or枝晶偏析；伪共晶or离异共晶；非平衡第二相；最大固溶度偏移。非平衡组织对性能的影响：枝晶偏析&非平衡脆性相—→塑性↓； 晶内偏析、浓度差微电池—→耐腐蚀性↓； 粗大的枝晶和严重的偏析—→各向异性&晶间断裂倾向↑； 非平衡针状组织—→性能不稳定。 固相线以下100~200℃长时间保温—→也称为扩散退火 组织变化：获得均匀的单相、晶粒长大、过饱和固溶体的分解、第二相聚集与球化 性能变化：塑性↑、改善冷变形的工艺性能、耐蚀性↑、尺寸形状稳定、消除残余应力 缺点：加热温度高，时间长，耗时耗能；高温长时间出现变形、氧化以及吸气缺陷；产品强度下降。制定均匀化推过规程的原则： （1）加热温度：温度越高，原子扩散越快，均匀化过程越快，但不宜过高，易发生过烧。一般为 0.90~0.95T m ①高温均匀化退火：在非平衡相线温度以上但在平衡固相线温度以下进行均匀化退火。 适用：大截面工件or铝合金 ②分级加热均匀化退火：现在低于非平衡固相线温度加热，待非平衡相部分溶解及固溶体 内成分不均匀部分降低，从而非平衡固相线温度升高后，再加热 至更高温度保温，在此温度下完成均匀化退火过程。 目的：均匀化更迅速、更彻底，且避免过烧 适用：镁合金 （2）保温时间：包括非平衡相溶解及消除晶内偏析所需的时间 取决于退火温度：T↑，D↑，时间↓； 铸锭原始组织特征：合金化程度、第二相分散度、尺寸 铸锭的致密程度 （3）加热速度与冷却速度 原则：铸锭不产生裂纹和大的变形，不能过快or过慢 主要采用均匀化退火的合金：Al合金、Mg合金、Cu合金中的锡磷青铜、白铜
锻钢冷轧工作辊问答 1.轧辊制造的常用材料有哪些是如何分类的 答:我国国家标准GB/T13314<锻钢冷轧工作辊通用技术条件>上,列出了常见的7种冷轧辊材料。近年来,国内轧辊制造企业经过长期的开发和积累，又形成了新的材质系列。冷轧辊材质通常根据材质的含Cr量来分类,分为2%Cr系列，包括9Cr2,9Cr2Mo,9Cr2MoV等；3%系列，包括9 Cr3Mo和MC3等;5%Cr系列如MC5,MC5A等。另外还有一些特殊材质如高速钢，半高速钢和高合金模具钢。 2.轧辊制造常用材料有哪些特点 答：冷轧辊材料的特性要求是有其工作条件所决定的。冷轧辊由于在工作时表面受很高的工作载荷，因此轧辊材质必须有很高的强度；同时工作辊和轧制材料之间，工作辊和支撑辊之间，都有相互的摩擦，因此冷轧辊材质必须高的耐磨性能；冷轧辊在使用过程中还经常会遇到轧制事故，轧辊材质必须有较高的抗事故性能，另外还有可毛化性能，耐腐蚀性能，磨削性能等等。
3.如何选用轧辊材质 答：轧辊材质的选用依据是轧机的设计和工作条件.常用的轧辊材质一般都能够满足轧制的基本使用条件,所以首先是根据轧机的设计的最大单边的使用深度来确定材质。目前常用的2%Cr材质的有效淬硬层深度可以为15-20mm，3%Cr材质可达20-30mm，而与不同的淬火工艺匹配5%Cr材质可以达到20－50mm的淬硬层深度;其次在选择轧辊材质的时候还有考虑到轧制的工作条件和轧制产品的要求,如在轧机的开工初期,建议选用抗事故性能较好的2%Cr材质,而在正常运营之后,可以考虑高铬深淬硬层材质,另外3%Cr和5%Cr轧辊其硬度均匀性更好,所以在轧制高要求板材是可优先考虑. 4.冷轧辊材料的冶炼过程有哪些 冷轧辊材质一般为中高合金的高碳铬钢,加上轧辊使用条件为重载高疲劳,所以对钢冶炼的要求较高,通常大型锻钢轧辊材料的冶炼过程包括电弧炉冶炼,主要以达到钢的各种化学成分,控制有害元素的含量;电弧炉的钢水有时还要经过炉外精炼,用以调整钢的化学成分,消除钢中的过高的含气体量;要求较高的材质通常还采用电渣重熔,即在保护电渣下将轧辊材料重新靠电弧产生的高温熔化,形成小熔池,让钢中的有害元素和和夹杂物飘浮到钢渣中,然后在周边水冷条件下快速结晶,形成较为致密的组织.因此,经过电渣重熔的轧辊材料,夹杂物含量低,结晶致密,因而性能良好.
金属热处理原理与工艺 复习提纲 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
一、名词解释 1.正火：把零件加热到临界温度以上30-50℃，保温一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。 2.退火：将钢加热、保温后，随炉冷却后，获得接近平衡状态组织的热处理工艺。 3.回火：将淬火钢重新加热到A1线以下某一温度，保温一定时间后再冷却到室温的热处理工艺。 4.淬火：将钢加热到AC1或AC3以上某一温度，保温一定时间，以大于临界冷却速度进行快速冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。 5.淬硬性：钢淬火后的硬化能力。 6.淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。 7.贝氏体：过冷奥氏体中温转变的产物。 8.马氏体：C原子溶入 -Fe形成的饱和间隙固溶体。 9.贝氏体转变：奥氏体中温转变得到贝氏体的过程。 10.马氏体转变：将奥氏体快速冷却到Ms点以下得到马氏体组织的过程。 11.脱溶：从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)、形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。 12.固溶：将双相组织加热到固溶度线以上某一温度保温足够时间，获得均匀的单相固溶体的处理工艺。 13.固溶强化：当溶质原子溶入溶剂原子而形成固溶体时，使强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 14.渗碳：向钢的表面渗入碳原子的过程。
15.渗氮：向钢的表面渗入氮原子的过程。 16.化学热处理：将零件放在特定的介质中加热、保温，以改变其表层化学成分和组织，从而获得所需力学或化学性能的工艺总称。 17.表面淬火:在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 二、简答题 1.材料的强韧化机制及其应用 答：固溶强化； 位错强化； 第二相强化； ④细晶强化。 2.相变应力/组织应力是什么对组织性能有什么影响 3. 答：组织应力又称相变应力：金属制品在加热和冷却时发生相变，由于新旧相之间存在着结构和比容差异，制品各部分又难以同时发生相变，或者各部分的相变产物有所不同，也会引起应力，这种因组织结构转变不均均而产生的应力称为组织应力。 热应力：金属制品在加热和冷却过程中，由于各部分加热速度或冷却速度不同造成制品各部分温度差异，从而热胀冷缩不均匀所引起的内应力。4.奥氏体化的形成及控制（形成过程、机理、及控制措施）其中包含的化学反应有哪些？ 答：奥氏体：C溶于γ–Fe的八面体间隙形成间隙式固溶体
2.1、什么是热处理 所谓钢的热处理，就是对于固态范围内的钢，给以不同的加热、保温和冷却，以改变它的性能的一种工艺。钢本身是一种铁炭合金，在固态范围内，随着加温和冷却速度的变化，不同含炭量的钢，其金相组织发生不同的变化。不同金相组织的钢具有不同的性能。因此利用不同的加热温度和冷却速度来控制和改变钢的组织结构，便可得到不同性能的钢。例如，含炭量百分之0.8的钢称为共析钢，在723摄氏度以上十时为奥氏体，如果将它以缓慢的速度冷却下来，它便转变成为珠光体。但如果用很快的速度把它冷却下来，则奥氏体转变成为马氏体。马氏体和珠光体在组织上决然不同，它们的性能差别悬殊，如马氏体具有比珠光体高的多的硬度和耐磨性。因此，钢的热处理在钢的使用和加工中，占有十分重要的地位。 2.2、热处理的作用 机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理工艺改善其性能。拒初步统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。 材料的热处理通常指的是将材料加热到相变温度以上发生相变，再施以冷却再发生相变的工艺过程。通过这个相变与再相变，材料的内部组织发生了变化，因而性能变化。例如碳素工具钢T8在市面上购回的经球化退火的材料其硬度仅为20HRC，作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到60~63HRC，这是因为内部组织由淬火之前的粒状珠光体转变为淬火加低温回火后的回火马氏体。同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大。热处理工艺（或制度）选择要根据材料的成份，材料内部组织的变化依赖于材料热处理及其它热加工工艺，材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化，材料成份－加工工艺－组织结构－材料性能这四者相互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。
锻钢冷轧辊辊坯技术条件 1适用范围 本技术条件适用于锻钢冷轧工作辊、中间辊和直径1050mm以下的支承辊辊坯的生产及验收。2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 222 钢的成品化学成分允许偏差 GB/T 223 钢铁及合金化学分析方法 GB/T 226 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 GB/T 231.1 金属布氏硬度试验方法 GB/T 1299 合金工具钢 GB/T 1979 结构钢低倍组织缺陷评级图 GB/T 2101 型钢验收、包装、标志及质量证明书的一般规定 GB/T 4336 碳素钢和中低碳合金钢的光电发射光谱分析方法 GB/T 10561 钢中非金属夹杂物显微评定方法 GB/T 13314 锻钢冷轧工作辊通用技术条件 GB/T 17505 钢及钢产品交货一般技术条件 GB/T 18254 高碳铬轴承钢 GB/T 20066 钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法 3辊坯用钢的冶炼方式 电炉冶炼+电渣重熔或电炉冶炼+炉外精炼+电渣重熔 4.辊坯用钢的牌号及化学成分 4.1.辊坯用钢牌号及化学成分（熔炼成分，%）符合表1的规定。 4.3辊坯中残余铜含量应不大于0.25%。杂质元素铅、锡、砷、锑、铋均不大于0.02%。 4.4气体含量：［H］≤2PPm ［O］≤30PPm ［N］≤130PPm 5.交货状态 辊坯以光面探伤状态或其它状态（在合同中注明）交货，辊坯需球化退火，退火后硬度为≤255HBW。辊坯球化退火后需粗车，辊坯粗车后的尺寸应符合辊坯图纸要求，在辊坯定货合同要求时可按粗车图的尺寸交货。
国家标准 《锻钢冷轧工作辊通用技术条件》 （送审稿） 编制说明 宝钢集团常州轧辊制造公司 二○○七年九月
中华人民共和国国家标准 《锻钢冷轧工作辊通用技术条件》 （送审稿） 编制说明 1 修订任务来源 根据冶金工业信息标准研究院冶信标院[2003]045号文“关于转发2003年制修订国家标准项目和2002年增补项目计划的函”的要求，国家标准GB/T 13314-1991《锻钢冷轧工作辊通用技术条件》的修订工作由常州宝菱重工机械有限公司（以下简称常州宝菱）承担。根据宝钢集团内部产品结构调整，今年九月，常州宝菱和宝钢集团常州轧辊制造公司（以下简称常州轧辊）共同商量，报请冶金机电标准化技术委员会同意，标准的修订工作由常州轧辊承担。 国家标准GB/T 13315-1991《锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法》的修订工作由中钢集团衡阳重机有限公司（以下简称中钢衡重）承担。 2 修订本标准的重要性 由常州冶金机械厂起草的GB/T 13314-1991《锻钢冷轧工作辊通用技术条件》和由衡阳冶金机械厂起草的GB/T 13315-1991《锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法》，自1991年发布实施后，在指导锻钢冷轧辊设计、推动锻钢冷轧辊制造技术的发展，提高轧辊及冷轧产品质量起到了积极作用。 近十年来，冷轧机设计性能及装机水平不断提高，冷轧产品的结构、品种不断增加，促进了轧辊的制造技术迅速发展。 2.1 轧机性能的发展变化 上世纪九十年代以前，以二辊、四辊单机架不可逆轧制为主，仅宝钢、本钢、攀钢等国有大型钢厂有几套串联式连轧机，近十年特别是进入二十一世纪以来，我国引进或自行设计制造了批量的串联式连轧机组、六辊或四辊可逆机。轧机自动化控制程度高、轧制速度快、产量高，板形控制能
工作辊 用户需求和技术规格书 广东星湖新材料有限公司 2011-3-10
一、标书规范要求 投标人投标时必须注明投标货物的规格型号、数量、技术参数和要求，设计、制造和质量验收规程、规范和标准，及配套部件的生产厂家等。 投标货物的技术参数必须满足技术规格书的要求。 二、供货明细及技术要求 三、设备加工技术要求 1、工作辊设备用途 整套设备用于铝锭带材轧制 2、技术要求 设备在加工、装配过程中要求按需方提供的加工图纸上的“技术要求”标准执行。如加工图纸上的“技术要求”与以下技术要求相矛盾时，按以下技术要求执行。 3、零件加工技术要求： A、2000热轧机φ930*2100工作辊 1）材料化学成分按JB/T6401-1992标准执行，采用电渣重熔冶炼； 2）坯料锻压应多方向均匀，锻压比不小于3，不允许存在如气孔、砂眼、夹渣和偏析等影响使用的制造缺陷； 3) 辊身与辊颈表面应光洁无裂纹、压痕、斑点、刮伤等缺陷； 4) 新辊时辊面硬度HS70~75,重磨至φ870时辊面硬度应不小于HS60,辊身表面硬度的不均匀性应小于2个肖氏单位，辊身边缘在30～50mm范围内硬度可略低；辊颈表面及轧辊扁头工作面硬度HS45~50； 5) 辊身硬层深度不小于30mm； 6) 一对工作辊外径差不大于0.03mm； 7) 抛光所有沟槽和圆角，不留任何机加工刀痕；
8) 探伤检查按锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法（GB/T13315-91）标准A级执行； 9) 辊身边缘处圆角，每次轧辊重磨后，重新修圆； 10）两端中心孔应当保留，并注意不得损坏； 11）轧辊使用质量：无因轧辊在制造过程因成分不均；内部金相化物组织不均细；随后淬火、调质等处理不好，所产生的各种质量缺陷存在，致使使用中产生轧辊龟裂、裂纹、丢皮、气孔、砂眼、软点等缺陷。 B、1850冷精轧机φ360/φ340*1900工作辊 1）材料化学成分按JB/T6401-1992标准执行、采用电渣重熔冶炼； 2）坯料锻压应多方向均匀，锻压比不小于3，不允许存在如气孔、砂眼、夹渣和偏析等影响使用的制造缺陷； 3）辊身与辊颈表面应光洁无裂纹、压痕、斑点、刮伤等缺陷； 4）新辊时辊面硬度HS95~100,重磨至φ330时辊面硬度应不小于HS90,辊身表面硬度的不均匀性应小于2个肖氏单位，辊身边缘在30～50mm范围内硬度可略低；辊颈表面及轧辊扁头工作面硬度HS55~60； 5）辊身硬层深度不小于15mm； 6）一对工作辊外径差不大于0.03mm； 7）抛光所有沟槽和圆角，不留任何机加工刀痕； 8）探伤检查按锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法（GB/T13315-91）标准A级执行；9）辊身边缘处圆角，每次轧辊重磨后，重新修圆； 10）两端中心孔应当保留，并注意不得损坏； 11）轧辊使用质量：无因轧辊在制造过程因成分不均；内部金相化物组织不均细；随后淬火、调质等处理不好，所产生的各种质量缺陷存在，致使使用中产生轧辊龟裂、裂纹、丢皮、气孔、砂眼、软点等缺陷。 C、1850冷粗轧机Φ440/Φ410mm×1900mm工作辊 1）保证材料的化学成分，实验方法和规则符合JB/ZQ4289-86中有关规定。 2）对坯料要多方均匀锻压，不允许有气孔，砂眼，夹渣偏析等缺陷，辊身与辊颈表面应光洁，无压痕，斑点，刮伤等，即符合JB/ZQ4000.7-86中规定。 3）辊身热处理后，新辊表面硬度HS=95-100，重磨至φ410时，辊面硬度不低于HS95；辊身硬度不均匀性不大于2HS，辊颈表面硬度HS48-53,辊身边缘在30-50mm范围内硬度可略低，辊身淬硬层深度不小于20mm。
1.热处理工艺：通过加热，保温和冷却的方法使金属和合金内部组织结构发生变化，以获得工件使用性能所要求的组织结构，这种技术称为热处理工艺。 2.热处理工艺的分类：（1）普通热处理（退火、正火、回火、淬火）(2)化学热处理（3）表面热处理（3）复合热处理 3.由炉内热源把热量传给工件表面的过程，可以借辐射，对流，传导等方式实现，工件表面获得热量以后向内部的传递过程，则靠热传导方式。 4.影响热处理工件加热的因素：（1）加热方式的影响，加热速度按随炉加热、预热加热、到温入炉加热、高温入炉加热的方向依次增大；（2）加热介质及工件放置方式的影响：①加热介质的影响；②工件在炉内排布方式的影响直接影响热量传递的通道；③工件本身的影响：工件的几何形状、表面积与体积之比以及工件材料的物理性质等直接影响工件内部的热量传递及温度场。 5.金属和合金在不同介质中加热时常见的化学反应有氧化，脱碳；物理作用有脱气，合金元素的蒸发等。 6.脱碳：钢在加热时不仅表面发生氧化，形成氧化铁，而且钢中的碳也会和气氛作用，使钢的表面失去一部分碳，含碳量降低，这种现象称为脱碳钢脱碳的过程和脱碳层的组织特点： ①钢件表面的碳与炉气发生化学反应（脱碳反应），形成含碳气体逸出表面， 使表面碳浓度降低②由于表面碳浓度的降低，工件表面与内部发生浓度差，从而发生内部的碳向表面扩散的过程。 半脱碳层组织特点;自表面到中心组织依次为珠光体加铁素体逐渐过渡到珠光体，再至相当于该钢件未脱碳时的退火组织。(F+P—P+C—退火组织) 全脱碳层组织特点：表面为单一的铁素体区，向里为铁素体加珠光体逐渐过渡到相当于钢原始含碳量缓冷组织 在强氧化性气体中加热时，表面脱碳与表面氧化往往同时发生。在一般情况下，表面脱碳现象比氧化现象更易发生，特别是含碳量高的钢。 7.碳势：即纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量。 8.退火：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火。退火的目的在于均匀化学成分，改善机械性能及工艺性能，消除或减少内应力，并为零件最终热处理准备合适的内部组织。 9.钢件退火工艺按加热温度分类：（1）在临界温度以上的退火，又称相变重结晶退火，包括完全退火，不完全退火。扩散退火和球化退火。（2）在临界温度以下的退火，包括软化退火，再结晶退火及去应力退火。按冷却方式可分为连续冷却退火及等温退火。 10.正火：是将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上适当温度，保温适当时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。目的是获得一定的硬度，细化晶粒，并获得比较均匀的组织和性能。 11.扩散退火: 将金属铸锭，铸件或锻坯，在略低于固相线的温度下长期加热，消除或减少化学成分偏析及显微组织（枝晶）的不均匀性，以达到均匀化目的的热处理工艺称为扩散退火，又称均匀化退火。 12.完全退火：将钢件或钢材加热到Ac3点以上，使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却，获得接近于平衡组织的热处理工艺称为完全退火。
《金属热处理原理及工艺》习题一 （参考答案） 1.金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成了相变阻力？ 主要特征：①界面能－惯习面 ②界面能－位向关系 ③弹性应变能 ④缺陷的影响 ⑤原子迁移率低 ⑥有亚稳过渡相形成 相变阻力：界面能＋弹性应变能。 2.固态相变的形核位置有哪些？为什么非均匀形核成为固态相变的主要形核方式？ 均匀形核、晶界形核（界面、界棱、界隅）、位错、空位等。 原因：1)固态下原子激活能大，均匀形核率低； 2)非均匀形核降低了临界形核功，提供补充能量。 3.试计算奥氏体含2.11％的碳（wt％）时，平均几个γ－Fe晶胞才有一个碳原子？ 设n个晶胞有一个碳原子： = n .2 48 4.以共析钢为例，说明奥氏体是怎样形成的。并讨论为什么在铁素体消失的瞬间，还有 部分渗碳体未溶解？ 奥氏体形成驱动力：奥氏体与珠光体自由能差值，转变通过扩散进行，分以下4个阶段： 1）奥氏体核在铁素体和渗碳体交界处通过C原子扩散形成； 2）奥氏体核通过渗碳体溶解、C在奥氏体中扩散以及在奥氏体两侧边界向铁素体、渗碳体推移进行；
3）渗碳体溶解； 4）奥氏体均匀化。 铁素体消失的瞬间，还有部分渗碳体未溶解的原因：奥氏体/渗碳体界面处的碳浓度差远远大于奥氏体/铁素体界面处的浓度差，所以只需溶解一小部分渗碳体就可以使其相界面处的奥氏体达到饱和，而必须溶解大量的铁素体才能使其相界面处奥氏体的碳浓度趋于平衡。故在共析钢中总是铁素体先消失，有剩余渗碳体残留下来。 5.快速加热时奥氏体的形成与恒温下的奥氏体形成对比，有哪些不同？为什么？ ①快速加热A形成是在一定温度范围内形成。 ②加热速度越快，A晶粒越细小，但易长大。 ③随加热速度加快，A成分不均匀性增大。 6.什么叫组织遗传？如果淬火过热，应如何返修？ 组织遗传：相变后，新相仍保持旧相晶粒的大小和形状。 返修：1）中速加热； 2）采用快速或慢速加热到高于临界点150~200℃，使粗晶粒通过再结晶细化； 3）先进行一次退火以获得平衡组织，然后再进行加热。 7.试计算奥氏体八面体间隙大小。 8.试讨论Fe-Fe3C状态图所给出临界点与实际加热冷却时临界点的关系。 在平衡点有ΔGv＝0，实际加热过程中过冷（热）度提供了相变的驱动力。且随着加热温度或加热速度的提高，相变临界点升高；随冷却温度或冷却速度的降低，临界点降低。有A C1>A1>A r1、A C3>A3>A r3、A Ccm>A cm>A rcm。
加工高硬度轧辊的刀具材料 随着轧制技术的发展及市场的激烈竞争，不论热轧或冷轧，对轧辊的质量要求都很严格，其主要性能要求有强度、硬度、耐热性及耐用性，还必须有一定的冲击韧性，轧辊工作层本身硬度很高，所以在对轧辊辊身进行车削加工时，对刀具的要求更为严格，随着切削技术的发展，刀具材料已经从20世纪初的高速钢，硬质合金发展到现在的陶瓷刀具，超硬刀具材料等，耐热温度已有500℃~600℃提高到1200℃以上，使切削加工生产率在不到100年时间内提高了100多倍，因此可以说刀具材料的发展历程实际上反映了切削轧辊技术的发展史；以下资料由华菱超硬刀具研发部提供： 一、硬质合金刀具材料： 随着国内钢材产量的逐年增加，使得轧辊的生产比例不断增加，有的品种轧辊辊身的硬度都在HSD75以上，刚开始加工铸铁轧辊常用的刀具是硬质合金，常用刀具牌号有YG6，YG6X，但由于材质的特性，其硬质合金刀体自身的硬度在HSD100左右，由于被加工件要与刀块之间存在一定的落差方可进行加工，因此其适应的加工范围即为硬度较低的球墨铸铁（HSD70以下）；如使用普通的硬质合金刀具加工高硬度的轧辊表面，由于轧辊和刀具的硬度落差很大，反应出来的问题就是刀具偏软，不耐磨，盯不住刃，不但转数上不去，还需要频繁换刀，磨刀；如果加工硬度达到HSD85左右的轧辊，就几乎无法加工。 2 二、陶瓷刀具材料： 由于轧辊辊身硬度高，硬质合金刀具不能胜任，之后又采用陶瓷刀具加工轧辊，陶瓷刀片具有很好的硬度和耐磨性，良好的热化学稳定性，抗氧化能力均优于硬质合金，适合高硬度材料的加工，但陶瓷刀具对冲击和震动载荷比较敏感，所以车床必须要有良好的刚性，足够的功率和转速，陶瓷刀具的缺点是脆性大，横向断裂强度低，承受冲击载荷能力弱，所以在切削硬度低于HRC55以下和采用小进给量时，陶瓷刀具是较好的选择，但轧辊毛坯一般伴随着气孔，沙眼，包砂 等铸造缺陷，使用陶瓷刀具时会容易崩刀。 3 三、立方氮化硼刀具材料： 采用立方氮化硼整体聚晶刀具加工轧辊，立方氮化硼刀具具有较好的切削
锻钢冷轧辊辊坯技术条件（标准） 1、范围 本标准规定了锻钢冷轧辊（单重1.0—5.0t）辊坯的技术要求、试验方法、检验规则和合格证书。 2、引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有校。所有标准都会被修订，试用本标准的各方应探讨适用下列标谁最新版本的可能性。 GB226-91 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验珐 GB1299-85 合金工具钢缺陷组织评级图 GB1979-80 结构钢低倍组织缺陷评级图 GB/T13315-91 锻钢冷轧工作辊超声波探伤方法 YB9-68 铬轴承钢技术条件 YB/T036.9-92 冶金设备制造通用技术条件水压机自 由锻件加工余量与公差 XBJ01.019-1999 锻钢冷轧辊用电渣重熔钢锭技术条件 XBJ01.059-1997 锻钢冷轧辊用精练钢锭技术条件 JIS0555(1977) 钢中非金属夹杂物的显微检验法 3、技术要求 3.1辊坯制造
3.1.1辊坯用精练钢锭应符合XBJ01.059（或近似标准）的规定，电渣钢锭应符合XBJ01.019（或近似标准）的规定。 3.1.2锻造采用镦粗拔长联和工艺。精练钢锭辊身锻比不小于4，电渣钢锭身锻比不小于3。 3.1.3锻造操作应保证辊坯轴线与钢锭轴线基本重合。两端切斜角不大于15o。 3.1.4辊坯的加工余量与公差应符合YB/T036.9的规定。 3.1.5辊坯应进行锻后热处理，保证处理后的辊坯内部无白点。 3.1.6辊坯应清除表面缺陷并保证单边应有不小于10mm的加工余量，清理的宽深比不小于5，并圆滑过渡到表面。 3.1.7气体含量[H]≤2.5PPM 目标2PPM，[O]≤25PPM,[N]≤60PPM 3.2低倍组织 辊坯低倍组织不允许有白点、内裂、缩孔、气泡、翻皮和肉眼可见的非金属夹杂物。 一般疏松≤1.5级 中心疏松≤1.5级 点状偏析≤2级 3.3枝晶 辊身枝晶长度≤8mm 3.4显徽组织 珠光体组织1-4级； 网状碳化物≤2级；
、名词解释 1.正火：把零件加热到临界温度以上30-50 C,保温一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。 2.退火：将钢加热、保温后，随炉冷却后，获得接近平衡状态组织的热处理工艺。 3.回火：将淬火钢重新加热到A1线以下某一温度，保温一定时间后再冷却到室温的热处理工艺。 4.淬火：将钢加热到AC1或AC3以上某一温度，保温一定时间，以大于临界冷却速度进行快速冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。 5.淬硬性：钢淬火后的硬化能力。 6.淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。 7.贝氏体：过冷奥氏体中温转变的产物。 8.马氏体：C原子溶入-Fe形成的饱和间隙固溶体。 9.贝氏体转变：奥氏体中温转变得到贝氏体的过程。 10.马氏体转变：将奥氏体快速冷却到Ms点以下得到马氏体组织的过程。 11.脱溶：从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）、形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。 12.固溶：将双相组织加热到固溶度线以上某一温度保温足够时间，获得均匀的单相固溶体的处理工艺。 13.固溶强化：当溶质原子溶入溶剂原子而形成固溶体时，使强度、 硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 14.渗碳：向钢的表面渗入碳原子的过程。
15.渗氮：向钢的表面渗入氮原子的过程。 16.化学热处理：将零件放在特定的介质中加热、保温，以改变其表层化学成分和组织，从而获得所需力学或化学性能的工艺总称。 17.表面淬火：在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 二、简答题 1.材料的强韧化机制及其应用 答：固溶强化； 位错强化； 第二相强化； ④细晶强化。 2.相变应力/组织应力是什么？对组织性能有什么影响？ 答：组织应力又称相变应力：金属制品在加热和冷却时发生相变，由于新旧相之间存在着结构和比容差异，制品各部分又难以同时发生相变，或者各部分的相变产物有所不同，也会引起应力，这种因组织结构转变不均均而产生的应力称为组织应力。 热应力：金属制品在加热和冷却过程中，由于各部分加热速度或冷却速度不同造成制品各部分温度差异，从而热胀冷缩不均匀所引起的内应力。 3.奥氏体化的形成及控制（形成过程、机理、及控制措施）其中包含的化学反应有哪些？ 答：奥氏体：C溶于Y- Fe的八面体间隙形成间隙式固溶体 形成过程：形核：通常在铁素体与渗碳体的两相界面处或珠光体团的边界
轧辊肖氏里氏硬度试验方法 1 范围 本标准规定了轧辊肖氏硬度和里氏硬度的表示、测试方法，对试验仪器、被测轧辊、数据处理、试验报告的要求以及硬度换算表。 本标准适用于各种类型的锻钢、铸钢及铸铁轧辊的肖氏硬度和里氏硬度测定。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 1172－1999 黑色金属硬度及强度换算值 GB/T 4341一2001 金属肖氏硬度试验方法 GB/T 17394－1998 金属里氏硬度试验方法 GB 8170－87 数值修约规则 JJG 346－91 肖氏硬度计检定规程 JJG 347－91 标准肖氏硬度块检定规程 JJG 747－99 里氏硬度计检定规程 3 试验原理 3.1 肖氏硬度试验原理 将规定形状的金刚石冲头或硬质合金冲头从固定的高度h 。落在试样表面上，冲头弹起一定高度h ，用h 与h 0的比值计算肖氏硬度值。计算公式如下： HS=K h h 式中：HS －肖氏硬度； K －肖氏硬度系数。 3.2 里氏硬度试验原理 用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度冲击试样表面，用冲头在距表面1mm 处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度值。计算公式如下： HL=1000 A R v v 式中：HL －里氏硬度 v R －冲击体回弹速度 v A －冲击体冲击速度 4 硬度值的表示
在肖氏硬度符号HS前示出硬度数值，在HS后示出硬度标尺类型。 例如45HSC、45HSD分别表示C型、D型硬度计测定的硬度值为45。 4.2里氏硬度值的表示 在里氏硬度符号HL前示出硬度数值，在HL后示出冲击装置类型。 例如700HLD、700HLE表示用D型、E型冲击装置测定的里氏硬度值为700。 5试验仪器 5.1肖氏硬度计 5.1.1轧辊肖氏硬度测试通常采用D型、C型肖氏硬度计，如有需要可采用E型肖氏硬度计。肖氏硬度计 的示值误差应不大于±2.5HS，变动性应不大于2.5HS。 5.1.2肖氏硬度计的主要技术指标应符合JJG 346的规定。 5.1.3肖氏硬度计检定时采用的标准肖氏硬度块应符合JJG 347的要求 5.1.4肖氏硬度计应按国家计量部门的规定定期检定。 5.1.5肖氏硬度计日常比对时宜采用标准肖氏硬度块进行比对。 5.2里氏硬度计 5.2.1轧辊里氏硬度测试通常采用D型，如有需要，可采用其它六种类型冲击装置。里氏硬度计的示值 误差应不大于±12HL，重复性应不大于12HL。 5.2.2里氏硬度计的主要技术参数和检定时采用的标准里氏硬度块应符合JJG 747的要求。 5.2.3里氏硬度计应按国家计量部门的规定定期检定。 5.2.4里氏硬度计日常比对时宜采用标准里氏硬度块进行比对。 6被测轧辊 6.1采用肖氏硬度计检测时，轧辊直径应不小于65mm，被测片状轧辊厚度应不小于10mm，如不在试台上 测试，轧辊质量应大于4kg。对于肖氏硬度小于50 HS的轧辊，表面粗糙度参数Ra应不大于1. 6μm;肖氏硬度大于50 HS时，表面粗糙度参数Ra应不大于0. 8μm 6.2采用D型里氏硬度计检测时，轧辊直径应不小于30mm，被测片状轧辊厚度应不小于5mm，如不在试 台上测试，轧辊质量应大于5kg。轧辊表面粗糙度参数Ra应不大于1. 6μm。采用其它类型里氏硬度计检测时，对被测轧辊的要求应符合GB/T 17394的要求。 6.3在制备试样表面时，应尽量避免由于受热、冷加工等对试样表面硬度的影响。 6.4轧辊表面应清洁，无磁性，无油脂、氧化皮、涂料等外来污物。 7测试方法 7.1测试前准备 7.1.1测试前肖（里）氏硬度计应按被测轧辊的硬度范围用同一硬度等级标准肖（里）氏硬度块校验。 7.1.2被测轧辊应稳固地水平放置。 7.1.3轧辊硬度测试一般应在10~35℃温度下进行，现场不能有强烈震动、严重粉尘、腐蚀性气体或强磁 场。 7.2测试操作 7.2.1肖氏硬度测试 7.2.1.1硬度测试时，硬度计可采用V型支架或手持，必须保证计测筒垂直状态。 7.2.1.2在试台上测试硬度时压紧力约为200N。手持计测筒或用V型支架测试时，压紧力应使计测筒与轧
金属热处理原理 绪论 一、研究的内容和任务 金属热处理原理是以金属学原理为基础，着重研究金属及合金固态相变的基本原理和热处理组织与性能之间关系的一门课程。 金属学原理：着重讨论的是金属及合金的本质及影响因素、缺陷及其交互作用和它们对性能的影响、状态图、塑性变形、回复、再结晶等等。 热处理原理：着重讨论的是金属及合金在固态下的相变规律、影响因素、动力学、非平衡转变，以及在热处理中的应用，研究热处理组织和性能之间的关系等等。 金属材料从服役条件出发，选择什么样的材料、如何对材料进行处理，在使用和处理过程中会出现什么问题，如何解决出现的问题，最终可能得到什么样的性能，如何改进现有材料、挖掘其潜力，试制新材料等，无不与热处理原理有着密切的关系。 固态金属（包括纯金属及合金）在温度和压力改变时，组织和结构会发生变化，这种变化统称为金属固态相变。金属中固态相变的类型很多，有的金属在不同的条件下会发生几种不同类型的转变。掌握金属固态相变的规律及影响因素，就可以采取措施控制相变过程，以获得预期的组织，从而使其具有预期的性能。对于金属材料常用的措施就是特定加热和冷却，也就是热处理。 二、热处理发展概况 人们在开始使用金属材料起，就开始使用热处理，其发展过程大体上经历了三个阶段。 1、民间技艺阶段 根据现有文物考证，我国西汉时代就出现了经淬火处理的钢制宝剑。史书记载，在战国时期即出现了淬火处理，据秦始皇陵开发证明，当时已有烤铁技术，兵马俑中的武士佩剑制作精良，距今已有两千多年的历史，出土后表面光亮完好，令世人赞叹。古书中有“炼钢赤刀，用之切玉如泥也”，可见当时热处理技术发展的水平。但是中国几千年的封建社会造成了贫穷落后的局面，在明朝以后热处理技术就逐渐落后于西方。虽然我们的祖先很有聪明才智，掌握了很多热处理技术，但是把热处理发展成一门科学还是近百年的事。在这方面，西方和俄国的学者走在了前面，新中国成立以后，我国的科学家也作出了很大的贡献。 2、技术科学阶段（实验科学）—金相学 此阶段大约从1665年1895年，主要表现为实验技术的发展阶段。 1665年：显示了Ag—Pt组织、钢刀片的组织； 1772年：首次用显微镜检查了钢的断口； 1808年：首次显示了陨铁的组织，后称魏氏组织； 1831年：应用显微镜研究了钢的组织和大马士革剑； 1864年：发展了索氏体； 1868年：发现了钢的临界点，建立了Fe—C相图； 1871年：英国学者T. A. Blytb 著“金相学用为独立的科学”在伦敦出版； 1895年：发现了马氏体； 3、建立了一定的理论体系—热处理科学 “S”，曲线的研究，马氏体结构的确定及研究，K—S关系的发现，对马氏体的结构有了新的认识等，建立了完整的热处理理论体系。
第47卷第2期2019年4月 Vol. 47 No. 2Apr. 2019 现代冶金 Modern Metallurgy 锻钢冷轧工作辊表面缺陷形成原因分析 王永，韩剑 （宝钢轧辊科技有限责任公司，江苏常州213019 ） 摘要：锻钢冷轧工作辍在制造过程中需进行成品表面超声波探伤检测，某段时间内发现多支工作辍存在表面超声 波探伤缺陷信号；为分析该缺陷的类型和形成原因，采用直读光谱仪、肖氏硬度计、光学显微镜和扫描电镜对缺陷 进行了化学成分、硬度、显微组织的检测，结果显示：这类缺陷是在辍坯冶炼过程中的VD 真空脱气和ESR 电渣重 熔过程中对N 含量的控制不当造成的钢坯中N 元素含量过高所致的孔洞，N 元素在钢坯内扩散聚集形成氮气并 向外扩散时形成了局部孔洞，表面超声波探伤时显示缺陷信号，磁粉检测时显示为点状可见缺陷。 关键词：冷轧工作辍；表面超声波；氮气；电渣重熔中图分类号:TG335. 12；TG333. 17；TF763+. 2 1概述 轧辊是使金属产生塑性变形的工具，冷轧辊是 对带钢（板）进行冷轧使其变形的工具，冷轧辊因其 特殊的工况需求，一般采用锻造合金工具钢制造% 目前，国内、外主流的锻钢冷轧辊材质为5%Cr,即 Cr 含量约5%，此外还含有少量Ni, Mo, V , Mn 等 合金。锻钢冷轧辊的制造流程一般为电弧炉炼钢一 铸造一电渣重熔（ESR ）—锻造一锻后热处理一调 质一车昆身表面感应淬回火一精加工（车+磨）—成品 检测；其中成品检测除进行尺寸、硬度、UT 等常规 检测外，还要进行一种特殊的超声波检测一一表面 超声波检测％ 表面超声波是一种瑞利波⑴，这种波只在被测 试件表面传播，探测深度约3 mm,其探测原理如图 1所示％ 图1表面超声波探伤原理图 表面超声波探伤是一种灵敏度非常高的检测手 段，可以准确地发现轧辊表面的裂纹、夹杂等缺陷, 在轧辊使用过程中，为避免轧辊带缺陷上机提供了 有力的保障,因此在冷轧辊行业应用非常广泛，使用 价值也得到了认可％ 对于轧辊制造商，在对所有轧辊进行成品质 量检测时，表面超声波探伤也是必不可少的检测 项目％ 2017年4-6月份对某一批15支同规格轧 辊进行检测时发现有5支存在缺陷波信号，不合 格率高达33%，轧辊编号为HW360516的产品, 其表面超声波检测波形如图2所示，其他轧辊的 波形类似％ 图2表面超声波探伤波形图 为了找出该5支探伤有信号产品的缺陷形成原 因，采用磁粉、金相显微镜对其进行了检测，同时，还 对缺陷位置进行了取样，检测了化学成分和扫描电 镜，以研究形成原因并采取措施避免该问题的再次 发生％ 收稿日期：2018-08-23 作者简介：王 永(1985-),男，工程师% E-mail : wangyong285314@baosteel. com
锻钢辊介绍 近年来，在国家钢铁产业发展政策的指导下，以冷轧薄板为代表的高等级钢材产量大幅提高。“十一五”期间，一大批现代化宽带冷连轧生产线迅速建设并投产，冷轧板比例大幅提高。同时，冷连轧工艺装备和技术水平明显提高，新上轧机和老轧机经过技术改造，基本配备了先进的板型控制系统。以汽车板、管线钢、容器板、造船板为主的各类板材，向高强度、高韧性、良好的焊接性能和表面质量方向发展，薄板产品向超细晶粒、高强度方向发展，这也对轧辊质量性能提出了新的更高的要求。 目前，我国锻钢轧辊主要用作冷轧带钢工作辊、中间辊以及各类板带钢轧机支承辊，也用作带钢热连轧机小立辊、粗轧辊，初轧机、钢坯连轧机轧辊，H型钢万能轧机水平辊轴，线棒材轧机粗轧机架轧辊，无缝钢管轧机穿孔机架和轧管机前架轧辊，焊管轧机轧辊，有色金属板带材冷热轧工作辊、支承辊、铸轧辊，以及各类轧机辊道辊、夹送辊、校平辊、矫直辊等。锻钢轧辊制造周期较长，一般经冶炼、铸锭和锻造，并通过不同热处理工艺以满足辊身、辊颈不同的性能要求。 制造技术发展推动轧辊质量提高 冶炼铸锭。锻钢轧辊的发展以辊坯生产技术进步为基础，冶炼工序是决定轧辊最终使用性能的重要环节，钢水纯净度对锻钢轧辊的使用性能，特别是抗事故性能具有重要影响。轧辊毛坯中的非金属夹杂物、有害气体以及各种偏析，都可能导致轧辊非正常失效。目前，我国常用的锻钢轧辊冶炼方法主要有如下几种。 电炉冶炼主要用于一些合金含量较低的锻钢热轧辊以及矫直辊、辊道辊、夹送辊等一般用途轧辊的生产。大型轧辊制造企业在制作锻钢轧辊时，电炉一般仅用作熔炼设备，冶金质量控制和最终成分的精确调整则在炉外精炼阶段进行。 电炉冶炼+炉外精炼工艺主要适用于锻钢支承辊、合金含量较高的锻钢热轧辊以及部分冷轧工作辊的生产。炉外精炼工艺可满足包括Cr5材质及以下大部分黑色金属、有色金属轧制用轧辊的冶金质量要求。 电炉冶炼+电渣重熔工艺主要用于冷轧工作辊、中间辊、高合金有色金属热轧辊及铸轧辊套等特殊用途轧辊的生产。电渣重熔属于二次熔炼，制造周期长，须消耗大量能源，使轧辊制造成本提高。但对于偏析程度相对严重的Cr5以上高合金材质锻钢轧辊，电渣重熔冶炼铸锭工艺必不可少。目前，用于板带冷连轧机的冷轧工作辊和中间辊基本上都是采用电渣重熔工艺生产的。 电炉冶炼+钢包精炼+电渣重熔工艺主要用于现代化连轧机高性能冷轧工作辊、中间辊的生产。这种“ 双精炼”方式兼备了电渣重熔和钢包精炼的优点，使材料的冶金质量进一步提高，并能够最大限度地保障产品的最终使用性能。 辊坯锻造。锻造工序是锻钢轧辊制造过程中承上启下的重要环节，一方面通过辊坯的锻造成形改善铸态组织粗大的树枝状晶，细化晶粒，焊合钢锭内部疏松、气泡、裂纹等缺陷，使金属组织密实，以提高材料强韧性：另一方面，针对锻钢轧辊材质合金含量不断提高，成分、组织偏析程度相对严重，液析碳化物量和碳化物带状倾向增大的特性，通过锻造加热及变形，可充分溶解、破