9SiCr钢冷轧辊采用中频加热设备进行热处理产生断裂缺陷的原因及其预防措施

某冷轧辊零件尺寸为直径140mm x840mm，采用9SiCr钢制造。其加工流程为：坯料下料-锻造-球化退火-机加工-淬火、低温回火-磨削。要求热处理后硬度为56-60HRC。我们通常采用中频加热设备进行热处理。但是在生产加工中发现，某轧辊发生断裂失效。

分析认为，由于轧辊材料出现带状碳化物偏析严重，锻造时锻打不充分，碳化物带状偏析保留延续；由于停锻温度高及冷速缓慢，产生沿原奥氏体晶界的网状碳化物，这两种缺陷在工件使用中频加热设备进行淬、回火时，无法消除，导致轧辊强度和韧性大幅度下降，工件断裂强度剧降呈明显恶化状态。同时，由于工件混料使轧辊中频淬火温度偏高，碳化物分布严重不均匀，从而淬火组织不均，加大了工件淬火内应力，附加轧辊机加工残留应力叠加，引起局部应力集中，并超过材料断裂强度，导致沿工件轴心部萌生淬火内裂纹。在复合应力作用下，裂纹沿工件薄弱区，即沿轴向严重带状碳化物扩展，导致工件开裂和崩裂断裂。断口表面呈新鲜形貌且无氧化迹象，从而排除锻造裂纹开裂的可能性。

综上分析，提出防止轧辊产生裂纹开裂的技术措施如下：

（1）严格锻造工艺和锻件质量检验，防止因锻造工艺不当，如停锻温度过高和冷速慢产生碳化物网状缺陷。这些缺陷使工件断裂强度剧降，是导致工件开裂崩断的重要原因。

（2）采用中频加热设备进行热处理时，应控制优化球化退火工艺和工件退火质量，使工件组织充分球化，减少组织不均匀性和由此产生的残留应力。

（3）认真检验轧辊的化学成分和冶金质量，不允许原材料出现不合格组织，如碳化物带状偏析、夹杂物超标和化学成分不合格等缺陷，以减少和排除工件淬火裂纹和断裂隐患。

工件在热处理过程中，受操作工艺以及周围环境的影响，会产生各种各样的缺陷，其中最常见的就是断裂缺陷。断裂缺陷轻则影响工件的使用寿命，重则造成工件报废，造成资源的浪费。本文简单说了防止9SiCr钢冷轧辊产生断裂缺陷的措施，许多厂家采用上述技术措施后，消除了工件淬火裂纹断裂缺陷及失效事故，工件产品质量优良，技术经济效益明显。