【摘要】：針對(duì)5CrNiMo芯輥在環(huán)件軋制過(guò)程中出現(xiàn)的斷裂失效問(wèn)題,采用斷口宏觀和微觀形貌觀察、化學(xué)成分檢測(cè)、金相檢驗(yàn)和硬度測(cè)試等方法對(duì)斷裂芯輥進(jìn)行分析。在理化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用微觀斷裂機(jī)理和數(shù)值模擬對(duì)芯輥的斷裂原因進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明,5CrNiMo芯輥斷裂的原因是由于芯輥熱處理不當(dāng),導(dǎo)致芯輥表面疲勞抗力低,在環(huán)件軋制過(guò)程中承受循環(huán)應(yīng)力而在表面形成疲勞源并逐步擴(kuò)展,最終導(dǎo)致芯輥斷裂。因此提出嚴(yán)格控制芯輥的熱處理工藝參數(shù)和采用表面噴丸來(lái)提高芯輥疲勞壽命的解決措施。
【圖文】：

1.1外觀及斷口宏觀觀察芯輥斷裂位置如圖1a所示，失效區(qū)域在芯輥工作區(qū)域的中間部分。芯輥宏觀斷口如圖1b所示，斷面70%以上區(qū)域與軸線基本垂直，較平坦，且無(wú)金屬光澤，斷面可見(jiàn)明顯的“沙灘花樣”，未見(jiàn)剪切唇，分析認(rèn)為屬于疲勞斷口，疲勞源位于芯輥表面，并向內(nèi)逐漸擴(kuò)展。根據(jù)疲勞斷口的形態(tài)判斷所受負(fù)荷為旋轉(zhuǎn)彎曲載荷［6］。1.2化學(xué)成分檢測(cè)在斷裂芯輥上取樣，進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1，芯輥化學(xué)成分符合5CrNiMo的技術(shù)要求。圖1試件斷裂位置(a)和宏觀斷口(b)ig.1Fractureregion(a)andmacroscopefractography(b)ofparts表1芯輥化學(xué)成分(%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table1Chemicalcompositionofcoreroller(%，massfraction)元素CSiMnPSCrMo檢測(cè)含量0.540.210.600.0110.020.630.2標(biāo)準(zhǔn)含量0.50～0.60≤0.400.50～0.80≤0.030≤0.0300.50～0.800.15～0.301.3斷口微觀觀察在斷口裂紋源、擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)取樣，分別標(biāo)記為A、B和C，取樣位置見(jiàn)圖1b。樣品經(jīng)超聲波清洗后放入TESCAN－VEGA3－LMH型掃描電鏡進(jìn)行觀察。在高倍鏡下觀察試樣A，形貌為解理，見(jiàn)圖2a;試樣B形貌為準(zhǔn)解理，見(jiàn)圖2b;試樣C形貌為韌窩，見(jiàn)圖2c。故可得出，疲勞源為解理開(kāi)裂，擴(kuò)展區(qū)為準(zhǔn)解理開(kāi)裂，瞬斷區(qū)為韌窩開(kāi)裂。圖23個(gè)試樣的斷口形貌(a)試樣A(b)試樣B(c)試樣CFig.2Fracturemorphologiesofthreesamples(a)SampleA(b)SampleB(c)SampleC1.4金相組織觀察對(duì)A、B、C這3個(gè)試樣磨拋后，使用4%硝酸酒精腐蝕，采用OLYMPUS-PME3型光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察，其顯微組織見(jiàn)圖3。試樣A與試樣C的金相組織相似，均為大量的回火馬氏體+少量殘余奧氏體，而試樣B則為等量的回火馬氏體+殘余奧氏體。1.5硬度檢測(cè)采用HＲD－150電動(dòng)洛氏硬度計(jì)分別在3個(gè)試樣A、B、C上測(cè)量硬度，結(jié)?

Table1Chemicalcompositionofcoreroller(%，massfraction)元素CSiMnPSCrMo檢測(cè)含量0.540.210.600.0110.020.630.2標(biāo)準(zhǔn)含量0.50～0.60≤0.400.50～0.80≤0.030≤0.0300.50～0.800.15～0.301.3斷口微觀觀察在斷口裂紋源、擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)取樣，分別標(biāo)記為A、B和C，取樣位置見(jiàn)圖1b。樣品經(jīng)超聲波清洗后放入TESCAN－VEGA3－LMH型掃描電鏡進(jìn)行觀察。在高倍鏡下觀察試樣A，形貌為解理，見(jiàn)圖2a;試樣B形貌為準(zhǔn)解理，見(jiàn)圖2b;試樣C形貌為韌窩，見(jiàn)圖2c。故可得出，，疲勞源為解理開(kāi)裂，擴(kuò)展區(qū)為準(zhǔn)解理開(kāi)裂，瞬斷區(qū)為韌窩開(kāi)裂。圖23個(gè)試樣的斷口形貌(a)試樣A(b)試樣B(c)試樣CFig.2Fracturemorphologiesofthreesamples(a)SampleA(b)SampleB(c)SampleC1.4金相組織觀察對(duì)A、B、C這3個(gè)試樣磨拋后，使用4%硝酸酒精腐蝕，采用OLYMPUS-PME3型光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察，其顯微組織見(jiàn)圖3。試樣A與試樣C的金相組織相似，均為大量的回火馬氏體+少量殘余奧氏體，而試樣B則為等量的回火馬氏體+殘余奧氏體。1.5硬度檢測(cè)采用HＲD－150電動(dòng)洛氏硬度計(jì)分別在3個(gè)試樣A、B、C上測(cè)量硬度，結(jié)果見(jiàn)表2，芯輥硬度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的40～45HＲC。146鍛壓技術(shù)第40卷
【作者單位】： 重慶電子工程職業(yè)學(xué)院;
【分類(lèi)號(hào)】：TG335.11;TG115

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2547552