详述合金球墨铸铁初轧辊热处理工艺方案和试验方法选择
1.表面氧化层 钢板氧化后的表面主要是氧化铁皮，氧化铁皮的成分从内到外一般是Fe-FeO-Fe304-Fe203，由于钢的成分不同，在Fe与Fe0之间还可能存在其他的铁的化合物，如Fe2Si04等。 利用显微镜观察轧后试样氧化铁皮厚度，图7-7是压下率为37.8%时润滑条件下的轧制后钢板表面氧化层的厚度。由于氧化层较薄，为使氧化层更清晰，采用高倍数进行观察。可以看到在油水混合液润滑条件下，轧制后的钢板表面氧化层厚度大致在4—7μm。压下率为37. 8%时有水条件下轧制后的钢板表面不同部位氧化层厚度的显微照片。可以看到在相同压下辜的条件下钢板表面氧化层厚度大致在7~10 μm。 对比实验结果知道，氧化层厚度和润滑条件关系密切，油水混合润滑、纯水润滑和无润滑条件下氧化层厚度依次增大。在有水的条件下，由于有水的冷却作用，降低了钢板的温度，减少了钢板氧化的时间，所以钢板表面氧化层厚度会比无润滑条件下的厚度变小。水虽然起到了冷却的作用，但水受热蒸发得比较快，在钢板表面停留的时间较短，不能有效阻止钢板表面和空气的接触，同时灼热钢板表面也会和水发生反应，生成Fe0，进而氧化生成Fe304和Fe203，促成钢板氧化，所以水润滑条件下氧化铁皮变薄但不是十分明显。然而，油水混合液相对于水来说，在金属和轧辊表面形成的强度较高的化学吸附膜的抗压、吸附性能好，起到了更好的润滑作用。另外，油水混合液可以在钢板表面形成残留润滑剂和润滑剂的裂解产物等残留物，矿物油的蒸发汽化也比水的慢，有效地阻碍了金属与空气的接触，所以氧化层变薄较明显。 2.表面形貌 实验用显徽镜对不同润滑条件下轧后钢板的表面进行了微观形貌的观察。图7-10为压下率为37.8%时不同搁滑条件下的钢板的表面形貌图。 从图7-10中可以看出，无润滑轧制时钢板表面有裂纹出现，仅用冷却水轧制，避免了钢板表面出现裂纹，可以看到表面氧化痕迹。而使用润滑剂轧制时，没有看到大量的氧化铁皮。无润滑表面颜色暗黑，有水条件下钢板表面颜色较浅，而油水混合润滑轧后表面光亮。分析可知：在无润滑条件下钢板轧后表面氧化较重，照片中暗黑色用肉眼观察试样表面为暗红色，说明表面Fe3O4和Fe203的成分居多。有水条件下轧后钢板表面氧化相对较轻，照片中颜色较浅，而油润滑表面则更为光亮，说明Fe304和Fe203的含量更小甚至还未氧化成Fe304和Fe203。 从图中也可以看到油水混合润滑轧制后的钢板表面有纵向的轧制纹路，说明钢板表面质量较好，轧辊的光洁表面“复印”到钢板的表面。在油润滑条件下，热轧润滑剂会在金属表面形成不连续的定向吸附膜，在它的作用下，变形区内主要处于边界润滑条件下，所以可以得到较好的表面质量。进一步通过对未经清洗的轧后钢板表面的放大照片观察，可以看到黑色的呈斑点状分布的表面残留物，且称之为黑斑，其直径大部分为1 μm左右。在钢板轧制过程中停留在钢板表面形成如此黑斑的物质可能为氧化铁皮和润滑剂燃烧裂解后的残留物（残炭等）。至于黑斑的具体的成分还有待进一步的分析验证。 3.外观与板形 外观形貌也是衡量钢板表面质量的重要指标之一，包括表面颜色、亮度和板形等。图7-11是润滑轧制GGr15合金钢轧后10 min拍摄的带钢表面照片。从图中可以看到润滑轧制后钢板呈现出深灰色，带钢上没有暗红色氧化铁皮部位，说明热轧油沿辊身方向分布均匀，整个轧制过程起到了润滑作用。很明显，经轧制润滑后的带钢板形优于无润滑轧制带钢，同时还发现经过润滑轧制后的钢板，表面也会被慢慢氧化，逐渐呈现出氧化皮的暗红色，在空气中放置时间越长氧化现象越严重，但还是比未经轧制润滑的表面氧化轻。这说明残留钢板上的润滑油在热轧余热的作用下慢慢被热分解，暴露出的钢板基体被空气氧化。轧材表面残留润滑油完全分解是热轧工艺所要求的，避免残留油对轧材深加工造成污染。
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