0前言

       軋輥的質量和使用壽命，直接關(guan) 係到軋製生產(chan) 的生產(chan) 效率、產(chan) 品質量及生產(chan) 成本。我國軋輥材料供應不足、價(jia) 格較高，一旦軋輥表麵磨損失效，整個(ge) 軋輥報廢，將造成巨大的材料浪費。如何修複失效軋輥，一直是軋輥製造業(ye) 麵臨(lin) 的重大問題。軋輥失效的最普遍原因是早期磨損失效。而軋輥的耐磨性決(jue) 定於(yu) 軋輥工作表麵的硬度，通過合理的熱處理方式可以滿足軋輥的硬度要求。本文比較了軋輥修複常用的幾種表麵熱處理工藝，同時展望了激光表麵合金化熱處理工藝修複軋輥的發展前景。

1軋輥概述

       軋輥是使（軋材）金屬產(chan) 生塑性變形的工具，是決(jue) 定軋機效率和軋材質量的重要大型消耗性部件。軋輥的主要技術指標有強度、硬度、耐用性及耐熱性（熱軋工作條件下）。軋輥根據其工礦條件分為(wei) 冷軋輥和熱軋輥，下麵分別介紹。

1.1軋輥工作條件及用材分析

⑴ 冷軋輥工作條件及用材分析

        冷軋輥在工作過程中要承受很大的軋製循環應力、強力摩擦和擠壓、瞬間高溫和強烈衝(chong) 擊[1]，軋件的焊縫、夾雜、邊裂等問題也對軋輥有影響。

      根據冷軋輥的工作條件，輥麵需具有高而均勻的表麵硬度（＞62HRC）、深的淬硬層（不應小於(yu) 輥身直徑的1.5%，且不得小於(yu) 5mm）；輥身邊緣的硬度應較低；頸部具有較低的硬度（32～35HRC）。總之，冷軋輥要有抵抗因彎曲應力、扭轉應力、剪切應力引起的開裂和剝落的能力，同時也要有高的耐磨性、接觸疲勞強度、斷裂韌性和熱衝(chong) 擊強度等。冷軋輥的發展方向是在進一步提高強度、硬度和淬硬層深度的同時，保證一定的韌性。

      冷軋輥的材料應具有高的含碳量並含有加深淬透性、淬硬性並細化晶粒的合金元素。國內(nei) 外冷軋工作輥一般使用的材質有GCr15、9Cr2、9Cr、9CrV、9Cr2W、9Cr2Mo、60CrMoV、80CrNi3W、8CrMoV、86CrMoV7、Mo3A、87CrMnMo、9Cr2Mn等。

⑵熱軋輥工作條件及用材分析

       熱軋輥常工作在700℃～800℃（有時其接觸的軋材高達1200℃）的高溫環境，與(yu) 灼熱的鋼坯相接觸，承受強大的軋製力，表麵承受軋材的強力磨損，反複被熱軋材加熱及冷卻水冷卻（可被冷卻水冷卻至100℃～150℃），經受溫度變化幅度較大的熱疲勞作用[2]。

        熱軋輥的工作條件要求熱軋輥材料必須具有高的淬透性，低的熱膨脹係數，高的熱傳(chuan) 導能力、高溫屈服強度、抗氧化性、高溫蠕變強度，優(you) 良的抗回火能力，材質均勻，表麵硬度均勻等。熱軋輥的發展主要在於(yu) 提高其耐磨性。其材料包括鍛鋼軋輥、無限冷硬鑄鐵軋輥、普通冷硬鑄鐵、低NiCrMo、中NiCrMo、高NiCrMo鑄鐵材料、鑄鋼軋輥、球墨複合鑄鐵軋輥、半鋼和高硬度特殊半鋼材質、高鉻鑄鐵、半高速鋼和高速鋼等。

1.2軋輥失效形式及分析

      冷軋輥使用中的主要失效形式有輥麵裂紋和剝落、輥麵磨損、劃傷(shang) 、粘輥、軋輥斷裂等。熱軋輥主要失效形式有熱疲勞引起的熱龜裂和剝落、輥身表麵磨損、軋輥斷裂、過回火和蠕變、纏輥，失效麵幾乎覆蓋整個(ge) 工作麵[2，3]。

冷、熱軋輥最普遍的失效形式都是輥麵剝落和磨損，下麵分別介紹。

⑴輥麵裂紋和剝落

       冷軋輥輥身表層由於(yu) 抗裂能力變壞而出現的表層剝落，是一種最嚴(yan) 重和常見的事故。一些工廠的長期統計表明，裂紋和剝落可占報廢總數的75%左右，其中剝落可占半數。

       按導致剝落的原因分，冷軋輥剝落主要有三類。第一類，軋製事故、磨削不當及異物卷入等原因造成對軋輥熱衝(chong) 擊或機械衝(chong) 擊而誘發的表麵疲勞裂紋擴展最終導致剝落。目前冷軋輥絕大多數剝落都屬於(yu) 這種類型[4]。第二類，輥身工作層內(nei) 存在夾渣、孔隙等冶金製造缺陷，使用中在循環應力的作用下局部誘發疲勞裂紋並擴展最終導致剝落[5]。第三類，局部接觸應力造成軋輥表皮下形成裂紋並最終剝落，這種次表層初始裂紋附近沒有明顯的冶金缺陷，但可根據該次表層裂紋擴展導致剝落情況來確定幹摩擦條件下軋輥的使用壽命[6]，可見該類裂紋對於(yu) 軋輥壽命有重要影響。

       熱軋輥軋製時，軋輥受冷熱交替變化劇烈，從(cong) 而在軋輥表麵產(chan) 生嚴(yan) 重應變，逐漸導致熱疲勞裂紋的產(chan) 生。在軋製過程中，帶鋼出現甩尾疊軋時，軋件劃傷(shang) 軋輥，也可形成新的裂紋源。典型的熱疲勞損壞是熱龜裂。生產(chan) 中出現的輥麵剝落，多數為(wei) 輥麵裂紋所致。當裂紋發展成與(yu) 輥麵成一定角度甚至向與(yu) 輥麵平行的方向擴展，則最終造成剝落[7]。

⑵輥麵磨損

       嚴(yan) 重的輥麵磨損會(hui) 導致軋輥形狀的變化，改變工作輥之間的輥縫，使軋件平直度不能滿足要求[8]，且軋輥使用壽命過短的最普遍原因就是表麵磨損失效。因此對於(yu) 軋輥輥麵磨損必須予以重視。軋輥磨損形式非常複雜，疲勞磨損、磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、微動磨損這幾種磨損形式同時存在，交替作用。

        疲勞磨損（熱疲勞和接觸疲勞）：軋製過程中軋輥不停旋轉，其表麵受到周期性的熱衝(chong) 擊和接觸應力，導致軋輥表麵材料疲勞剝落形成凹坑，導致疲勞磨損的發生。