高速鋼軋輥具有使用壽命長(zhǎng)、軋制的材料表面平整、厚度均勻等優(yōu)良性能。目前工業(yè)上多采用離心鑄造法來(lái)制備高速鋼軋輥的輥環(huán)，其制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，但是由于軋輥用高速鋼材料中含有較高的Cr、V、W、Mo 等合金元素，因此凝固過(guò)程中在離心力的作用下，極易發(fā)生成分偏析，使得輥環(huán)外層(工作層) 的使用性能較內(nèi)層(非工作層) 要低。
科研工作者采用電渣重熔法來(lái)制備高速鋼軋輥材料，并采用適當(dāng)?shù)淖冑|(zhì)劑，有效地避免了通常離心鑄造法易造成的內(nèi)外層成分偏析，改善了組織，提高了性能，取得了良好的效果。他們以回收的廢高速鋼為原料，配置M2 高速鋼軋輥材料，采用贛州龍釔稀土材料公司生產(chǎn)的釔基重稀土復(fù)合變質(zhì)劑(產(chǎn)品型號(hào)YFB)，通過(guò)真空中頻感應(yīng)爐澆鑄自耗電極棒，澆鑄過(guò)程中加入變質(zhì)劑，變質(zhì)劑的重量按照高速鋼重量1%進(jìn)行配比，然后再將制備好的電極棒進(jìn)行電渣重熔，使用CaF2-Al2O3-CaO 三元渣，制備出Ф110 mm × 300 mm 的高速鋼軋輥鑄錠。高速鋼軋輥鑄錠最后經(jīng)過(guò)熱處理：800℃退火+ 1050℃淬火+兩次550℃回火。
金相檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，未添加變質(zhì)劑的高速鋼試樣中 ，共晶碳化物組織粗大，呈漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其粗大的共晶碳化物在晶界處富集，以魚骨狀為主，只有少量的顆粒狀共晶碳化物分布于晶粒內(nèi)；而在添加了變質(zhì)劑的高速鋼試樣中，共晶碳化物形貌發(fā)生了改變，同時(shí)晶粒內(nèi)共晶碳化物增多，晶粒變得比較細(xì)小。經(jīng)過(guò)退火、淬火、回火熱處理后，添加了變質(zhì)劑的試樣中共晶碳化物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步被打斷; 相比未添加變質(zhì)劑的高速鋼試樣，鋼中共晶碳化物變得更加細(xì)小，顆粒狀共晶碳化物數(shù)量增加，分布更加均勻，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)斷裂的趨勢(shì)更加明顯。與此相應(yīng)，沖擊韌性由原來(lái)的8.7J/cm2 增加到9.8J/cm2。實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明，采用電渣重熔并在重熔過(guò)程中加入變質(zhì)劑能提高高速鋼的沖擊韌性和抗彎強(qiáng)度。
采用電渣重熔的方法制備高速鋼材料，熔煉過(guò)程中水冷結(jié)晶器循環(huán)冷卻帶走熱量，所以其冷卻速率較普通的離心鑄造要快的多，因此，形核率得到提高、使初生晶粒得到細(xì)化，同時(shí)枝晶的多次分枝及枝晶間距的減小，使得高速鋼試樣中有部分共晶碳化物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂。加入變質(zhì)劑后，形核顆粒增加，能夠大大促進(jìn)晶粒內(nèi)生成高硬度、高溫穩(wěn)定性強(qiáng)的顆粒狀的 MC 型共晶碳化物; 同時(shí)加入變質(zhì)劑能夠去除鋼中的 S 和 O 元素，起到凈化鋼液的作用，在接下來(lái)的凝固過(guò)程中，能夠抑制晶界處共晶碳化物的生成，達(dá)到細(xì)化晶界處共晶碳化物的目的。此外，添加了變質(zhì)劑的試樣中晶界處粗大的 M7C3 型共晶碳化物，經(jīng)過(guò)熱處理后分解生成細(xì)小的M2C 和 M6C 型共晶碳化物，因此熱處理后使試樣的共晶碳化物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步發(fā)生斷裂。上述組織的改善，使得材料的沖擊韌性得以提高。