以高碳高速鋼代替高鉻鑄鐵制造軋輥已成為軋輥的主要發展方向之一。高速鋼軋輥的組織和性能與熱處理有直接關系。由于高速鋼軋輥與傳統高速鋼在成分、工藝條件等方面存在較大的差別,所以高速鋼軋輥的熱處理不能照搬傳統高速工具鋼工藝。
影響高速鋼軋輥淬火裂紋的內因主要是鋼中含有較多的合金元素,導熱性差,裂紋傾向大。碳化物偏析對高速鋼軋輥裂紋也有明顯影響。淬火加熱條件下,粗大網狀碳化物難以充分溶解,造成軋輥性能不均勻,碳化物不均勻程度愈大,其強度、韌性和塑性愈低,相同淬火條件下,碳化物堆積處的碳合金元素含量高,熔點低,易出現過燒,奧氏體穩定性大,Ms點低,而碳化物分布少的部位Ms點高,這樣就導致了馬氏體轉變不均勻性和不等時性,當碳合元素的富集區向馬氏體轉變時,而低濃區已完成馬氏體轉變而處于硬化狀態,造成較大的組織應力,因而增大淬火裂紋傾向,減輕和消除碳化物偏析,同時采用變質處理措施使軋輥組織中碳化物變得細小且分布均勻,對改善高速鋼軋輥加熱退火處理裂紋具有良好的效果。
高速鋼軋輥淬火冷卻時,在Ms溫度以下,由于發生奧氏體向馬氏體的轉變,體積膨脹,產生第二類畸變、第二類應力及宏觀的熱處理應力,容易導致淬火裂紋。淬火冷卻速度過低會影響硬化程度,達不到軋輥淬硬層要求。冷卻介質在過冷奧氏體分解較快的溫度下,具有最強的冷卻能力,在加熱爐內加熱至1025-1050攝氏度,經保溫后置于控冷裝置中,并使軋輥冷卻過程中25-35r/min的速度旋轉,同時在軋輥頸表面涂覆隔熱材料,且輥頸置于控冷裝置以外。軋輥在控冷裝置中,先用霧、氣冷卻器噴吹冷卻,輥面溫度低于300攝氏度時,馬氏體轉變已基本完成,可入爐進行回火處理。通過調節噴管中水和空氣的壓力,提高冷卻速度,使殘余壓應力增大,有利于防止淬火裂紋。在Ms點以下,通過降低噴管中水壓和流量,提高空氣壓力,降低冷卻速度,降低相變應力,有助于防止高速鋼軋輥淬火裂紋。