车轮锻件对最终热处理质量的要求有良好的组织状态。淬硬层组织为马氏体+少量残余奥氏体+颗粒状碳化物。要求集体组织为隐晶马氏体或细针状马氏体。不希望出现粗针状马氏体,它会增加淬硬层的脆性。
需要足够的表面硬度。高硬度是耐磨性的保证,但并非越高越好,要根据轧机及使用条件合理选择硬度水平。
还有合理的硬度分布曲线。要保证有效的淬硬层深度要求,延长轧辊寿命。对于那些轧制失效较少的冷连轧机使用深淬硬层辊可以减少重淬消耗。同时淬硬层以下要有平缓的过渡层,以对高硬度工作层提供支持。
合理的残余应力分布状态。表面淬火+低温回火后,轧辊中必然残留很大的应力。适当的表面压应力对冷轧工作辊接触疲劳寿命是有利的。为了与之相平衡,轧辊心部必然存在残余拉应力,制订工艺要考虑控制拉应力峰值不能过高。
为达到上述工艺目标,按加热方式的差别可分为两大类,即加热炉整体快速加热法和感应加热法,目前是感应加热法占主导地位,在每类当中,又有各种各样的工艺模式,每种工艺模式都是一个完整的设备和技术体系。
有机化合物水溶液是近年来应用逐渐增多的淬火冷却介质,它们能减少变形与开裂倾向,并可通过适当调整有机化合物的质量分数和温度,配制成符合各种工艺要求的有不同冷却速度的水溶液。这些水溶液一般都具有无毒、无臭、无烟、不燃及使用安全等特点,是很有前途的一类淬火介质。
在这类淬火介质中,较常用是的聚乙烯醇水溶液。聚乙烯醇为一种白色或微带黄色的无毒有机化合物,是生产维尼纶的原料之一。用作淬火介质时,其常用的水溶液质嫩分数为0.1%~0.5%,使用温度为20~45℃,冷却能力介于油、水之间,并可通过改变有机化合物的质最分数进行调节。使用该介质时应适当搅拌或循环,以改善冷却效果。
聚乙烯醇常用于感应加热工件和渗碳、碳氮共渗工件的淬火冷却及合金结构钢、工模具钢的淬火冷却。其缺点是使用过程中有泡沫,易老化,特别是夏季使用易变质发臭,一般1~3个月需更换一次。目前,市场上已有加入消泡剂、防腐剂、防锈剂的聚乙烯醇淬火介质(即合成淬火剂)供应。
除了上述聚乙烯醇外,用作淬火介质的有机化合物水溶液还有不少,如聚醚水溶液、聚丙烯酰胺水溶液、甘油水溶液、三乙醇胺水溶液、乳化液水溶液等。这些水溶液的冷却能力一般都介于油和水之间,常用于各种中碳结构钢、低合金结构钢锻件的淬火冷却。