9Cr5MoV軋輥鋼激光熔覆修復試驗淺析

肖俊青+萬笛

摘 要：軋輥是軋鋼機上的重要零件，利用一對或一組軋輥滾動時產生的壓力來軋碾鋼材。9cr5mov鋼是含鉻量在5%左右的高碳合金鋼，含鉻量高，形成了硬度高且彌散分布的碳化物[1]，具有良好的淬透性和耐磨性。它主要承受軋制時的動靜載荷，磨損和溫度變化的影響。激光熔覆，是一種新的表面改性技術。它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝，并顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達到表面改性或修復的目的，既滿足了對材料表面特定性能的要求，又節約了大量的貴重元素[2]。

關鍵詞：軋輥；軋鋼機；試驗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.042

本文結合激光熔覆加工工藝，對9Cr5MoV軋輥鋼表面凹坑缺陷的修復進行淺析，以選用合適修復參數。

1 試驗材料與方法

本試驗針對基材為9Cr5MoV的軋輥鋼進行，其表面硬度≥64HRC，選用AB兩組相同軋輥，表面加工出直徑10mm，深5mm的凹坑缺陷，數量為3個，淬火深度單邊20mm。具體試驗方法如下：

預熱：A組工件整體預熱120℃，B組工件整體預熱200℃表面打磨三個凹坑缺陷，并用究竟擦拭干凈。

熔覆：

A組熔覆參數見表1，（注意熔覆順序）先圍繞小坑中心走一圈，熔覆層外沿不超過凹坑最邊緣，熔覆層中心剛好重疊；搭接第一個圓，光斑中心對準凹坑邊線，再走一圈；中心開光3秒送粉熔覆；最后再熔覆層外圈和中間點間隙處走一圈，即修補完成；接頭處適當搭接，高出部分在下一圈熔覆前打磨平整。

B組熔覆參數見表，逐層進行鋪粉熔覆，在凹坑較深時，鋪粉范圍不能超出凹坑外沿；進行2～3層熔覆后，合金層與工件表面高度差不超過1mm時，可大面積鋪粉，直到把凹坑中心全部補平；

（1）消除應力熱處理：100℃保溫8小時；

（2）拋磨：工件完全冷卻后，進行表面拋磨；

（3）探傷：對工件修補區域進行著色探傷（圖1）。

2 結果分析

A組探傷后發現三個凹坑底部均分布細小裂紋，邊緣存在點狀缺陷，高硬度材料表面熔覆時，基材本身熔覆性較差，易受預熱溫度，熔覆層數影響。

B組探傷后缺陷表面范圍內未見明顯缺陷，其表面細小光斑裂紋為停光熔覆缺陷，凹坑修復成功。

3 結論

軋輥修復激光表面改性技術普遍存在處理后材料表層存在裂紋等缺陷。合金化工藝參數、合金化層成分和基體均對合金化層裂紋有重要影響。碳化物類型、大小及其分布對軋輥的硬度及耐磨性有非常重要的影響。在修復過程中，軋輥體積龐大，冷卻速度大于一般機械零件，光斑周圍易形成較大溫度梯度，導致修復表面殘余應力突出，此為產生裂紋的原因之一。應該選用合金元素物理化學性能，熱膨脹系數差異較小的熔覆合金修復，以提高軋輥覆層質量，提高表面性能。

參考文獻：

[1]陳建禮.cr5型冷軋輥鍛造輥坯研制[J].鍛壓技術，2006（02）：10-12.

[2]俞誓達，陳菡.我國軋輥業現狀及發展中應重視的問題[J].鋼鐵，2007，42（07）：1-6.

作者簡介：肖俊青（1988-），男，湖北仙桃人，本科，助理講師，研究方向：材料加工學。endprint