结合界面是复合轧辊的重要组成部分,高速钢复合轧辊的性能与结合界面的性质密切相关。本文首先根据复合铸造轧辊凝固过程的温度场模拟结果,拟合出结合界面处的温度随凝固时间的变化曲线,以辊芯和工作层所含元素浓度和界面温度为初始条件,利用Dictra软件对界面元素扩散行为进行计算分析。其次,以上述计算所得的结合界面元素浓度为参照,利用Thermo-Calc软件研究界面处不同元素不同含量对碳化物析出规律的影响。最后对现有的高速钢复合轧辊的结合界面进行微观组织及成分分析。研究结果表明:结合界面处的元素由高浓度区向低浓度区扩散,随着界面温度的降低,元素扩散速率和扩散距离也随之减小。其中C、Si元素扩散最快,且C发生了上坡扩散,Cr、V、Mo和W元素在界面过渡较为平缓,无突变现象。结合界面处元素扩散的距离随时间和温度的变化先增加后趋向平缓。在本计算中,Cr、V、Mo和W扩散距离分别为14 μm、16 μm、18 μm 和 16.5 μm。界面处不同合金元素含量对碳化物析出规律的研究发现,合金元素W强烈地影响M6C和MC_SHP的析出温度,而对M23C6、M3C2的析出温度影响不大。M23C6、MC_SHP和M6C的最大析出量受W含量的影响极大,而M7C3和M3C2的最大析出量受W含量的影响不明显。同时发现M23C6向M7C3的开始转变温度随W含量的增加而逐渐减小。M23C6和M6C的析出温度随Mo含量的增加而升高。其它碳化物的析出温度随Mo含量的增加而降低,随着Mo含量的增加,M23C6和M6C析出量增加,M7C3的析出量逐渐减小,其它碳化物析出量受到的影响较小。随着Cr含量的增加,只有MC_SHP碳化物的析出温度降低和析出量几乎保持不变,其它碳化物的析出温度和析出量均增大。M23C6向M7C3的转变温度逐渐升高。随着V含量的增加,M7C3、MC_SHP的析出温度先升高后降低,M23C6的析出温度先降低,再增加,最后又降低。M6C的析出温度和析出量受到V的影响极大。随着V含量升高,M23C6的最大析出量逐渐减小。M23C6向M7C3的转变温度大约在820～880 K。对高速钢复合轧辊结合界面进行宏观检测发现结合线清晰并保持圆形,充分说明了轧辊工作层和与辊芯间复合过程的均匀性。高速钢侧的显微组织为马氏体基体并分布着不同类型的碳化物,这使得复合轧辊工作层具有较高的硬度,有利于提高轧辊的耐磨性,合金钢侧基体组织为板条状马氏体。通过扫描电镜和能谱分析发现,结合界面存在着氧化系夹杂物,同时分布着细小的碳化物。对结合界面线扫描发现,合金元素在界面的分布与经过Dictra的元素扩散行为计算结果趋势一致,均由高浓度向低浓度扩散。通过以上研究,本文认为液-固双金属复合轧辊的复合机制包含机械接触和扩散结合两个阶段。