高铬轧辊(high  chromium   cast   iron   and   steel   roll)

铬含量为6%～25%的铸铁和铸钢轧辊。

高铬铸铁轧辊指以高铬耐磨铸铁为轧辊外层材质，以球墨铸铁或高强度灰口铸铁为轧辊芯部和辊颈材质经复合铸造制成的铸铁轧辊高铬铸铁轧辊外层材质的基本特征是显微组织中共晶碳化物以(Cr，Fe)₇C₃型为主，其主要化学成分(%)为：C2.2～3.4，Cr10～25，Mo0.3～4，Ni0.3～3.0。铬碳比(Cr／C)决定了高铬铸铁外层组织中碳化物的类型，C、Cr、Mo等元素的含量决定了碳化物的数量。Ni和Mo的作用一方面是强化基体，另一方面是增加基体组织的淬透性。

生产工艺高铬铸铁一般采用感应电炉或电弧炉熔炼，常用的原料为生铁、废钢、回炉料、铬铁、钼铁，镍等。所用的生铁和铬铁应注意控制其中硅的含量。废钢中各种合金元素对淬透性的影响应保持稳定。铬铁一般在熔炼的后期加入，以防止铬过量氧化烧损。高铬铸铁轧辊采用离心铸造成形。这种工艺的主要优点是：铁水及合金的收得率提高；能够有效地防止外层的铬向芯部扩散，保证轧辊芯部和辊颈的强度和韧性；可以使两种不同材质获得优良的冶金结合。欧美一般采用两种材质离心复合铸造，日本有采用3种材质离心复合铸造的。高铬铸铁轧辊的热处理通常包括高温奥氏体化、正火和回火。热处理的作用是控制工作层组织中的残余奥氏体含量并获得所需的基体组织。热处理过程中应注意控制加热和冷却的速度，以防止轧辊开裂。热处理后高铬铸铁外层的典型金相组织如图所示。

材质特点  

高铬铸铁轧辊外层组织中的(Cr，Fe)₇C₃型碳化物与普通白口铁中连续分布的M₃C型共晶碳化物不同，其主要特点是硬度高和非连续分布。因此高铬铸铁的强度和韧性均高于普通耐磨白口铸铁并具有高的耐磨性能。这一方面是由于工作层组织中含大量孤立分布的高硬度碳化物；另一方面是由于高铬铸铁轧辊工作层具有高的抗氧化能力，轧钢时在轧辊表面形成一层致密的氧化膜，起了保护作用。高铬铸铁轧辊的高耐磨性和抗表面粗糙性不仅延长了其使用周期，同时又改善了轧材的尺寸精度和表面质量。如用于热连轧带钢轧机精轧前段时，高铬铸铁轧辊具有抗斑带缺陷的作用，因此可以取代无界(限)冷硬铸铁轧辊和半钢轧辊。高铬铸铁轧辊工作层的热导率较低。为减小轧辊工作表面的热应力，防止热裂，使用时必须进行充分的水冷。此外高铬铸铁轧辊的机加工、修磨及打毛处理(见轧辊表面打毛)比普通铸铁轧辊难。

根据使用条件的不同，可通过调整化学成分和热处理工艺改变轧辊工作层组织中的碳化物数量和基体组织类型，获得不同硬度级别的高铬铸铁轧辊。它大体可分为两类，即低碳低铬抗事故型和高碳高铬抗磨损型。常见的几种硬度级别的高铬铸铁轧辊的化学成分和应用范围如表所列。

高铬铸铁轧辊已作为一种常规轧辊品种广泛应用于热轧带钢轧机、冷轧带钢轧机、宽厚板轧机、小型型钢轧机及棒线材轧机，在不同程度上取得了良好的经济效益。为改善高铬铸铁轧辊的导热性，日本还研制出工作层组织中含有石墨的高铬铸铁轧辊。

20世纪80年代中期，中国一些科研单位和工厂相继开始研制高铬铸铁轧辊。河北邢台、山西太原、黑龙江富拉尔基等地分别采用立式和卧式离心铸造法生产出大型高铬铸铁轧辊，用于板带热连轧精轧前段的工作辊，而且品种和应用范围在进一步扩大。

高铬铸钢轧辊   

以高铬钢为轧辊外层材质、一般以球墨铸铁为轧辊芯部和辊颈材质，经离心复合铸造制成的轧辊。高铬铸钢轧辊的外层组织中的初生碳化物以(Cr，Fe)₇ C₃型为主，主要化学成分(%)为：C0.7～1.4，Cr6～15，Mo0.5～3.0，Ni0.3～2.0。

高铬铸钢轧辊是继高铬铸铁轧辊之后发展起来的另一种新型高铬轧辊。20世纪80年代初，欧洲率先采用离心铸造试制出高铬铸钢轧辊。至今欧美及日本均已广泛采用高铬铸钢轧辊作为热轧板带粗轧机架的工作辊。

生产工艺   

高铬铸钢一般采用电弧炉冶炼，这是因为其熔点较高。所用原料与高铬铸铁轧辊相似。芯部球墨铸铁需要特殊的处理技术，以保证在大断面铸件上石墨球化良好。高铬铸钢轧辊一般采用离心铸造成形，离心铸造的优点同铸造高铬铸铁轧辊的相似。此外，高铬铸钢属过共析的铬钼钢，具有较宽的凝固范围，离心铸造可使钢水在旋转模中的离心力作用下快速凝固，从而消除铸造缺陷，减少偏析，细化晶粒。但是，获得良好的结合层质量且无铸造缺陷的高铬铸钢轧辊需要科学地确定那些相互关联的关键工艺参数，同时实旋严格的工艺控制。高铬铸钢在铸态下是软且易切削的，必须进行热处理。热处理工艺一般是正火或喷雾淬火和回火。热处理后高铬铸钢的显微组织为：初生碳化物(Cr，Fe)₇ C₃+回火马氏体+细小弥散的二次碳化物+少量残余奥氏体。热处理后轧辊外层具有较高的周向压应力，它可以提高轧辊对疲劳热裂的抗力。

材质特点高铬铸钢轧辊的主要特点如下：(1)由于高铬铸钢碳含量较低，组织中初生碳化物数量减少，一般小于10%，因此，其工作层的屈服强度和韧性高于高铬铸铁，轧辊表面抗粗糙性能改善；热导率较高，因此抗热裂、耐事故性能提高，相应也使高铬铸钢轧辊对水冷的要求不像高铬铸铁轧辊那样严；轧制时的咬入性得到改善，而咬入性不好恰恰是在热轧板带粗轧机架使用高铬铸铁轧辊时常发生的现象。(2)由于高铬铸钢的铬碳比(Cr／C)及基体组织中的铬含量高于高铬铸铁，因此其抗氧化性更好，使用时在轧辊表面形成的致密氧化膜，保证了其高的耐磨性能，延长了轧辊的使用周期，提高了生产效率。(3)高铬铸钢外层和球墨铸铁芯部都具有较高的弹性模量，轧钢时它比无界(限)冷硬铸铁轧辊的弹性变形小得多。一些国家已将高铬铸钢轧辊试用作冷轧板带轧机和热轧板带精轧机架工作辊。