Cuộn thép tốc độ cao (HSS) hoạt động tốt hơn cuộn gang thông thường và cuộn có hàm lượng niken-crom cao nhờ một ưu điểm cơ bản: hệ thống cacbua được thiết kế cẩn thận. Các nguyên tố hợp kim - carbon, vanadi, vonfram, molypden, crom và đôi khi là niobi - không chỉ làm tăng độ cứng. Họ xác định pha cacbua nào kết tủa, cách phân phối các cacbua đó và cuối cùng là cuộn tồn tại được bao lâu trên máy nghiền. Sử dụng đúng chất hóa học là sự khác biệt giữa một cuộn mang lại 3–5× thông lượng thép trên mỗi rãnh và một cái bị hao mòn sớm.
của chúng tôi Cuộn thép tốc độ cao (HSS) được thiết kế với thành phần hợp kim được kiểm soát chính xác để tối đa hóa phần thể tích cacbua trong khi vẫn duy trì độ bền cần thiết cho lịch trình cán đòi hỏi khắt khe.
Trong vi cấu trúc cuộn HSS, bốn pha cacbua thực hiện công việc nặng nhọc. Giá trị độ cứng của chúng, được đo theo thang đo Vickers, đặt ra thứ tự rõ ràng về khả năng chống mài mòn:
| Loại cacbua | Các yếu tố hình thành chính | Độ cứng (HV) | Vai trò chính |
|---|---|---|---|
| MC | V, Nb (VC, NbC) | ~3000 | Khả năng chống mài mòn sơ cấp |
| M7C3 | Cr | ~2500 | Cacbua Eutectic, độ bền mài mòn |
| M2C | Mơ, W | ~2000 | Cacbua Eutectic, chống nứt |
| M6C | Mơ, W, Fe | ~1500–1800 | Tăng cường ma trận |
Các cacbua MC—chủ yếu là VC—là loại cứng nhất và có hiệu quả nhất trong việc chống mài mòn. Các cacbua eutectic M7C3 và M2C, khi phân tán tốt và không liên kết với nhau, cả hai đều chống lại sự lan truyền vết nứt. Tổng phần khối lượng cacbua trong loại HSS được thiết kế tốt thường đạt khoảng 15% , so với mức độ thấp hơn nhiều trong vật liệu cuộn thông thường.
Carbon là nền tảng của sự hình thành cacbua. Hàm lượng carbon cao hơn trực tiếp làm tăng tỷ lệ thể tích cacbua và độ cứng. Ở mức độ được sử dụng trong cuộn HSS (1,50–2,20%), cacbon cho phép tạo ra sự đồng kết tủa của các pha MC, M2C và M7C3. Dưới phạm vi này, mật độ cacbua không đủ; trên nó, độ giòn tăng mạnh. Thành phần nền và phản ứng xử lý nhiệt cũng phụ thuộc vào carbon, với độ cứng tối ưu thường đạt được khoảng 1,0% carbon hòa tan trong austenite trước khi tôi.
Vanadi là yếu tố quan trọng nhất để chống mài mòn. Nó tạo thành cacbua loại MC (chủ yếu là VC) với độ cứng xấp xỉ HV 3000—cứng hơn bất kỳ pha cacbua nào khác trong HSS. Các hạt MC tiền eutectic mịn này được phân bố đồng đều và không tạo thành mạng lưới liên tục, giúp giữ được độ bền ở mức chấp nhận được. Nghiên cứu xác nhận rằng các mẫu chứa chủ yếu cacbua MC thể hiện khả năng chống mài mòn tương đương hoặc tốt hơn so với các mẫu có cấu trúc MC M2C hỗn hợp, khiến việc tối ưu hóa vanadi trở thành trọng tâm của thiết kế hợp kim cuộn. Hàm lượng vanadi được khuyến nghị cho các ứng dụng dạng cuộn là 5–6%.
Molypden phục vụ một chức năng kép. Đầu tiên, nó thúc đẩy sự hình thành cacbua M2C và M6C, bổ sung vào tổng khối lượng cacbua. Thứ hai và quan trọng là, việc làm giàu molypden trong các hạt cacbua làm giảm khả năng bị nứt của chúng khi chịu tải trọng vận hành—một cơ chế trực tiếp kéo dài tuổi thọ của chiến dịch cuộn. Hiệu ứng làm cứng này đạt đến đỉnh điểm khi molypden được giữ ở mức 4–8%. Ngoài cửa sổ đó, các hình thái cacbua thô hơn có thể hình thành. Hàm lượng khuyến nghị cho hợp kim cuộn là 3–4%.
Vonfram góp phần tạo nên độ cứng màu đỏ—duy trì độ cứng ở nhiệt độ cán cao—và tham gia vào quá trình hình thành cacbua M2C và M6C cùng với molypden. Vonfram và molypden có thể hoán đổi cho nhau một phần: molypden có thể thay thế cho vonfram với tỷ lệ gần bằng một nửa trọng lượng. Trong các chế phẩm cuộn HSS hiện đại, molypden thường được ưu tiên do khả năng kiểm soát hình thái cacbua thuận lợi hơn, với vonfram được sử dụng làm chất bổ sung bổ sung.
Crom cải thiện độ cứng, khả năng chống oxy hóa và phản ứng ủ. Nó là nguyên liệu chính của cacbua M7C3 (HV ~ 2500), góp phần quan trọng vào khả năng chống mài mòn và khi phân tán tốt sẽ cản trở sự lan truyền vết nứt. Crom cũng ổn định austenite trong quá trình xử lý nhiệt. Hàm lượng tối ưu cho các cuộn là 5–7%, cân bằng sự hình thành cacbua trước nguy cơ mạng lưới crom cacbua lớn, liên kết với nhau sẽ làm giảm độ dẻo dai. Nội dung được đề xuất là 5–7%.
Niobium, khi được thêm vào, sẽ tạo thành NbC—một cacbua loại MC tương tự như VC nhưng có độ ổn định điểm nóng chảy cao hơn một chút. Nó tinh chỉnh sự phân bố cacbua tổng thể và có thể thay thế một phần vanadi. Việc sử dụng nó trong các cuộn HSS được nhắm mục tiêu thay vì quy mô lớn, nhưng nó mang lại những cải tiến có thể đo lường được về độ đồng đều phân tán cacbua.
Tỷ lệ thể tích cacbua (CVF) không chỉ đơn giản là "càng nhiều càng tốt". CVF quá cao—đặc biệt nếu đạt được thông qua các cacbit eutectic thô, liên kết với nhau—làm giảm độ bền và tăng tốc độ nứt vỡ trong chu trình nhiệt. Mục tiêu là một CVF được kiểm soát khoảng 15% đối với điểm HSS tiêu chuẩn , bao gồm các hạt MC mịn, rời rạc và các cacbua eutectic M2C và M7C3 phân tán tốt, không liên kết với nhau.
Các mục tiêu cấu trúc vi mô quan trọng để có khả năng chống mài mòn tối đa với độ bền phù hợp là:
Chỉ riêng việc tăng hàm lượng carbon và crom sẽ làm tăng CVF nhưng không cải thiện tuyến tính sự mất mát do mài mòn—cacbua thô bị nứt khi chịu ứng suất sử dụng. Việc bổ sung molypden có kiểm soát là yếu tố chuyển khối lượng cacbua thành hiệu suất mài mòn thực tế bằng cách ngăn ngừa hiện tượng gãy cacbua.
Các vị trí lăn khác nhau yêu cầu cân bằng hợp kim khác nhau. Giá đỡ hoàn thiện yêu cầu độ cứng và khả năng chống mài mòn tối đa; giá đỡ gia công thô cần độ dẻo dai cao hơn. Bảng dưới đây tóm tắt các cửa sổ thành phần được sử dụng cho cuộn HSS tiêu chuẩn và Thép tốc độ bán cao (S-HSS):
| Lớp | C % | % Cr | Mo % | V % | W % | Độ cứng (HSD) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HSS | 1,50–2,20 | 3,00–8,00 | 2,00–8,00 | 2,00–9,00 | 0–8,00 | 75–95 |
| S-HSS | 0,60–1,20 | 3,00–9,00 | 2,00–5,00 | 0,40–3,00 | 0–3,00 | 75–98 |
Các loại HSS chứa vanadi và cacbon cao hơn để tối đa hóa mật độ cacbua MC cho các ứng dụng hoàn thiện. Các cấp độ S-HSS điều tiết các yếu tố này để ưu tiên khả năng chống mỏi nhiệt cho các ứng dụng cuộn phôi trong máy cán dải nóng. Cả hai đều có sẵn trong của chúng tôi Thép cuộn đúc phạm vi, được thiết kế theo lịch trình lăn và vị trí đứng cụ thể.
Khi thành phần hợp kim và phần thể tích cacbua được tối ưu hóa một cách chính xác thì kết quả vận hành có thể đo lường được. Cuộn HSS đạt được Thông lượng thép cao hơn 3–5× trên mỗi rãnh so với cuộn gang và tổng thời gian sử dụng lâu hơn ít nhất 4 lần. Biên dạng vượt qua vẫn ổn định trong các chiến dịch kéo dài vì bề mặt cacbua MC có độ cứng cao chống mài mòn rãnh, duy trì độ chính xác về kích thước của sản phẩm mà không cần mài lại thường xuyên. Khả năng chống mỏi nhiệt được bảo toàn do cấu trúc cacbua không liên kết với nhau hạn chế sự hình thành và lan truyền vết nứt dưới quá trình gia nhiệt và làm nguội theo chu kỳ của vùng tiếp xúc lăn.
Những lợi ích về hiệu suất này trực tiếp dẫn đến ít thay đổi cuộn hơn, giảm thời gian ngừng hoạt động và chi phí cán mỗi tấn thấp hơn—đó là lý do tại sao các cuộn HSS được chỉ định chính xác vẫn là vật liệu được lựa chọn cho các quầy hoàn thiện thanh, thanh dây và thép hình trên toàn thế giới.
Copyright © Công ty TNHH Huzhou Zhonghang Roll All Rights Reserved.
中文简体
