Валковые стали

К валковым сталям для горячей прокатки предъявляют требования повышенной износостойкости и прокаливаемости, которым удовлетворяют стали трех групп:

- конструкционные машиностроительные (сталь 50 и 55, 40ХН, 50ХН);

- инструментальные стали (У 10, У12, 9ХФ и др.);

- специальные высокоуглеродистые сплавы (150ХНМ, 180СХНМ), содержащие 1,5...1,8 % С (ГОСТ 9487—83).

Прокаливаемость (критический диаметр) увеличивается с повышением содержания легирующих элементов (рис. 21.2). Валки могут быть как цельноковаными, так и литыми. Для валков применяются стали различных групп.

Конструкционные стали для валков горячей прокатки по химическому составу являются среднеуглеродистыми (0,50...0,75 % С), низколегированными: суммарное содержание хрома и никеля менее 2 %. Термообработка этих сталей состоит в закалке и высоком отпуске, который обеспечивает структуру, необходимую для работы при повышенных температурах и средних нагрузках, — сорбит. С увеличением содержания углерода в сталях повышается их твердость и износостойкость (см. рис. 21.2).

Валки из высокоуглеродистых сталей изготовляют литыми, без упрочняющей термообработки. Такие стали применяют для валков крупных диаметров и при больших степенях обжатия заготовок при прокатке.

К сталям для валков холодной прокатки, которые работают при более высоких нагрузках, чем стали, применяемые для валков горячей прокатки, предъявляют следующие требования (при сквозной прокаливаемости):

• высокая износостойкость;

• повышенная контактная выносливость;

• высокая прочность при сжатии и изгибе.

Для обеспечения этих свойств используют стали с повышенным содержанием углерода и карбидообразующих элементов. По химическому составу такие стали являются средне- и высокоуглеродистыми (до 0,90 % С) и низколегированными: суммарное содержание хрома, молибдена, ванадия и кремния выше (до 3 %), чем в сталях для производства валков горячей прокатки (ГОСТ 3541—79). Термообработка состоит в закалке и низком отпуске при температуре 200...250 °C. Фазовый состав после термообработки — мартенсит отпуска и карбиды легирующих элементов. Такое структурно-фазовое состояние обеспечивает необходимую твердость материала при эксплуатации, а также технологические свойства при изготовлении.

При переходе к сталям с более высоким содержанием углерода (0,4...0,6 %), а также вольфрама твердость после низкого отпуска увеличивается от 55 до 62 HRC (рис. 21.3), что, в свою очередь, приводит к повышению износостойкости. Поэтому прокатку заготовок с высоким сопротивлением деформированию целесообразно выполнять валками из сталей с более высоким содержанием легирующих элементов.