冷（lěng）軋輥在工作過（guò）程中要承受很大的軋製壓力，加上軋件的焊縫、夾雜、邊裂等問題，容易導致瞬（shùn）間高溫，使工作輥受到強（qiáng）烈熱衝擊（jī）造成裂紋、粘輥甚至剝落而報廢。因此，冷軋輥要有抵抗因彎曲、扭轉、剪切應力引起的開裂和剝落的能力（lì），同時也要有高的耐磨性、接觸疲（pí）勞（láo）強度、斷裂韌（rèn）性和熱衝擊強度等。
　　國內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等。
　　20世紀50～60年代，這一時期的軋（zhá）件多為碳（tàn）素結構鋼，強度和硬（yìng）度不高，所以軋輥一（yī）般采用（yòng）1.5%～2%Ｃｒ鍛鋼。此類鋼的終（zhōng）熱處理通（tōng）常采用（yòng）淬火加低溫回火，常（cháng）見的淬火方式有感應表（biǎo）麵淬（cuì）火（huǒ）和整體加熱淬火。其主要任務是考慮（lǜ）如何提高軋輥的耐磨性能、抗（kàng）剝落性（xìng）能，並（bìng）提高淬硬層深度（dù），盡量保證軋輥表麵組織均勻，改善（shàn）軋輥表層金屬組織的穩定性。
　　從20世紀70年代開始，隨著軋（zhá）件合金化（huà）程度的提高，高強度低合金結構鋼(HSLA)的廣泛應用，軋件的強度和硬度也隨之增加，對軋輥材料的強度和硬度也提出了更高的要求，國際上普遍（biàn）開始采（cǎi）用鉻含量約2%的（de）Cr-Mo型或Cr-Mo-V型鋼（gāng）工（gōng）作輥，如我國一直使用的9Cr2Mo、9Cr2Mov和86CrMov7、俄羅斯的9X2MΦ、西德的86Cr2MoV7、日本的MC2等。這類材質的合金化程度較（jiào）低，在經過終熱（rè）處理後，其淬硬層深度一般為12～15ｍｍ(半徑)，僅能滿足一般要求，而且使用中剝落和裂紋（wén）傾向嚴重（chóng），軋製壽命（mìng）低。
　　通（tōng）過改進熱（rè）處（chù）理方式，即進（jìn）行重淬1～2次（cì），提高了該類軋輥的淬硬層，但每次重淬不僅需（xū）要一定的熱處理費（fèi）用，而且會使軋輥直（zhí）徑都要損失5mm左右（yòu），同時軋輥在經過多次熱處理後容易變形，難以滿足高精度軋輥（gǔn）的形位公差要求。因此，研製深淬硬層冷軋輥不僅可以大幅度地（dì）降低冷軋輥的消耗（hào），減少軋輥在使用（yòng）過程中的重新淬火次數（shù），延長軋輥壽命，具（jù）有重大的經濟效益（yì）。
　　為了減少重淬消耗，提高冷軋軋輥的淬硬層深度、接觸疲勞強度（dù）、韌性，延長其使用壽命，從20世紀70年代後期到80年代中期，國內外開始研究使用鉻含量在3%～5%的深淬硬（yìng）層冷（lěng）軋工作輥鋼。3%鉻冷軋輥不需重淬，且有效淬（cuì）硬層深度可達到25～30mm，5%Cr冷軋輥有效淬（cuì）硬層深度則達到40mm，其（qí）耐磨性和抗事故（gù）性能也有顯著提高。在這一階段，國內（nèi）試製了9Cr3MoV鋼，國外一些製造廠也先後開發推廣了深淬硬層冷軋輥，如美國的3.25%Cr鋼和5%Cr鋼，日本的KantocRP53、FH13、MnMC3和MC5等。這些鋼都采用高碳高合金材料，具有良好（hǎo）的硬度和耐磨性，但軋（zhá）輥淬（cuì）硬（yìng）表麵脆性大，接觸（chù）疲勞壽命低，質量不穩定。
　　為提高淬硬層深及接觸疲勞壽命，降低淬硬層脆性及過熱敏感性（xìng），同時也為滿足軋件對冷軋工作輥力學性能和使用性能的（de）進（jìn）一步（bù）要求，自20世紀80年代中、後（hòu）期，國外軋輥生產廠對5%Cr冷軋輥鋼進行了化學成分的優化工作，主要是在5%Ｃｒ鋼中增加鉬、釩的含量或加入鈦、鎳等元（yuán）素。添加0.1%左右鈦的5%Cr鋼軋輥中，鈦以碳氮化合物(TiCN)形式在基體中微細析出（chū），經過摩擦損耗（hào）後TiCN脫落，在軋輥表麵（miàn）形成（chéng）劃痕，使適度的粗度再生。在鍍錫板軋機的實（shí）際操作中（zhōng），有效利用粗糙度降低小的優點，從（cóng）軋製初期就可高速軋製。
　　在終熱處理過程中，對軋輥鋼的淬火和加熱限製在奧（ào）氏體中含碳（tàn）量不超過0.6%的程度，然後進（jìn）行盡可能強烈的冷卻，這樣就可以得（dé）到較深的淬（cuì）硬（yìng）層（céng）。此時，軋（zhá）輥的淬硬層組（zǔ）織除隱針馬氏體(以板條為主)外，尚有約4%的碳（tàn）化物和10%左右的殘留奧氏體。軋輥（gǔn）的表麵硬度(包括殘餘壓應（yīng）力的影響)約為HS(D)95～99。後，用低溫回火將（jiāng）軋輥表麵硬度調整到規定值（zhí），低溫回火越充分，硬度偏低時（shí）韌性越好，抗（kàng）熱裂能力越（yuè）高。鉬、釩含量（liàng）的增加導致淬火後鋼中含有（yǒu）較多的殘餘奧氏體，回火後大部分又轉變為新馬（mǎ）氏體，這樣就有（yǒu）助（zhù）於提（tí）高軋輥硬度，增強耐磨性並降低磨損麵粗糙度。