50Cr5NiMoV钢中点状偏析的研究

缪剑波

国内外支承辊的材质发展过程首先是Cr2系钢，其典型牌号为90Cr2Mo，然后就是Cr3系钢，其典型牌号为70Cr3Mo，随着对支承辊性能要求的不断提高，Cr2、Cr3系不能满足当前需求，这就开发了Cr4、Cr5系钢。目前，国内外多采用Cr5系钢，该钢是在Cr3、Cr4的基础上，减少碳含量，增加Cr、Mo和V等一些合金含量所开发的钢种，典型牌号为50Cr5NiMoV，由于Cr5钢含有较高的合金含量，Cr、Mo、V元素都是碳化物形成元素，都可不同程度地提高钢的淬透性和淬硬性，同时又可以经过不同的机理改善钢的组织，能很好提高综合使用性能。Cr5钢的一个典型组织铸造缺陷是点状偏析。大型支承辊中的偏析容易引起辊身耐磨性降低，并且易剥落，进而影响其服役期限。为此，研究人员对目前大型支承辊用钢（50Cr5NiMoV）组织偏析的元素和形态进行了分析，并对其形成机理进行了研究，为以后解决偏析问题提供理论基础。

所用的大型支承辊用钢的牌号为50Cr5NiMoV。大型支承辊的制备工艺为备料→粗料钢水→冶炼→铸锭→锻造→锻后热处理→粗加工→超声波探伤→预备热处理（调质处理或者正火）→半精加工→最终热处理（温差热处理）→精加工→超声波探伤→包装发运。冶炼过程都在氩气保护下进行。试验所用材料是经锻后热处理所截取的试样，锻后热处理工艺是900℃正火＋800℃球化退火＋扩氢处理。抛光后的试样用4%的硝酸酒精溶液进行腐蚀，制备金相试样，然后用SM-5610LV扫描电镜观察样品的组织（包括基体组织和偏析处组织）；用EDS能谱仪进行化学成分分析；采用D8X射线衍射仪对试样的物相进行分析。该钢的化学成分如下表。
表1  50Cr5NiMoV钢的化学成分（质量分数，%）

C	Mn	Si	Mo	Cr	Ni	V
0.45～0.55	0.4～0.6	0.4～0.6	0.4～0.6	4.5～5.5	0.4～0.5	0.1～0.2

研究结果表明：
（1）50Cr5NiMoV钢经过锻后热处理，点状偏析处的C、Mo、Cr元素的含量明显高于该钢中平均含量。形成的碳化物类型多为M7C3、M23C6和M3C2等。
    （2）偏析处的碳化物数量要明显多于非偏析处碳化物的数量；并且其形态为颗粒状、椭球状以及粗大棒状，有些碳化物有纵向长大的趋势。