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实验材料为含钒、铌的高速钢，其化学成分(质量分数，%)为：3.0V，2.0Nb，3.0W，3.0Mo，5.0Cr，0.8C。试样是在真空条件下用感应炉熔炼，然后在卧式离心机上采用内衬树脂砂的金属模离心铸造φ120mm×140和φ80mm×140mm的试件。铸态试件用线切割机切割成小块的条状试样。将条状试样在不同温度(950、1000、1050、1100、1150和1200℃)下保温1h后油淬，冷却至室温。淬火后的试样分别进行不同温度(500、520、540、575和600℃)保温2h的二次回火试验。
轧辊用高速钢中加入V、Nb元素后，可促进颗粒状碳化物MC的生成，改善碳化物的形状、大小和分布。当V、Nb含量较少时，弥散颗粒状碳化物的数量较少，菊花状碳化物大量生成；当V、Nb含量达到5%左右时，生成的弥散颗粒状碳化物较多，
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例如，轧辊表面和芯部间的温差在70℃时轧辊会增加100MPa的纵向热应力，温差越大，增加的热应力越大。与产生脆性断口的轧辊相比较，产生韧性断口的轧辊的芯部材料韧性更好，更不容易出现断裂。
导致轧辊失效的应力共有四种：
一、制造过程中的残余应力；
二、轧制过程中的机械应力；
三、轧制过程中轧辊的组织应力；
四、轧辊内外温差造成的热应力。如果是因为制造残余应力过大产生断裂，断辊通常发生在轧辊初始上机使用的前几次，且为开轧的前几块轧材。此次断裂的轧辊已经上机轧制了四次，工作层消耗了14mm，因此不应是因制造残余应力形成的断裂。
如果是因为机械应力产生的断裂，需要很大的机械应力。经粗略计算，如此大截面的高铬铸钢轧辊若被机械应力拉断，则需要100MN以上的拉力，对于该轧辊工作的轧机来说这是不可能的。轧辊受力 的部位是传动端辊颈，如果材料的力学性能指标不足，正常轧制情况下首先损坏的是传动端辊颈。从实际轧制和断辊情况来看，不是由于机械应力造成辊身断裂。
对组织应力影响 的就是外层组织中残余奥氏体含量。残余奥氏体在轧制温度，轧制压力和水冷的交变作用下，发生奥氏体向马氏体或贝氏体的转变，由于奥氏体的比容小，而马氏体的比容大，因而在组织转变的过程中伴随着体积的膨胀，会致使轧辊的工作层产生更大的压应力，芯部产生更大的拉应力，芯部应力一旦超过材料的强度，必然造成轧辊断裂。考虑到残余奥氏体对组织应力的影响及热带连轧机轧辊的工作条件，一般轧辊的残余奥氏体含量控制在小于5%即可保证安全使用。该断裂轧辊的外层组织中残余奥氏体含量小于1%，故组织应力可以忽略不计。
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