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时间:2020-04-30
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1、GCrl5轧辊热处理爆裂失效分析黄沙(广东省机械高级技工学校,广州510450)摘要:GCr15钢制轧辊在淬火后的第二次回火过程中发生爆裂失效事故,通过断口分析、化学成分分析、硬度测试和金相检验等方法对轧辊的断裂过程及原因进行了分析。结果表明:轧辊热处理前材料质量较差,存在严重的成分偏析和网状碳化物,材料脆性较大,是导致该轧辊发生爆裂失效的主要原因;而轧辊淬火冷却速率较快产生较大的淬火应力,则是导致轧辊爆裂的诱因。最后提出了改进措施,对轧辊的生产起借鉴作用。关键词:GCr15钢;轧辊;爆裂;碳化物;偏析中图分类号:TG142.1文献标志码:B文章编号:10014
2、012(2013)06—0402—05FailureAnalysisonBurstingofGCrl5RollDuringHeatTreatmentHUANGSha(GuangdongMachineryTechnicianSchool,Guangzhou510450,China)Abstract:BurstingfailurehappenedtoaGCrl5steelrollduringthesecondtemperingafterquenching,andtheburstingprocessandreasonoftherollwerestudiedbymean
3、soffractureanalysis,chemicalcompositionsanalysishardnesstestandmetallographicexamination.TheresultsshowthatthemainreasonfortheburstingwasthepoorqualityofthematerialwithseverebrittlenessbeforeheattreatmentduetOchemicalcompositionssegregationandnetworkcarbide,andtheinternalstresscaused
4、byfastquenchingcoolingspeedpromotedthebursting.Atlastimprovementmeasureswereproposedtoprovidereferencetotherollproduction.Keywords:GCr15steel;roll;bursting;carbide;segregation在机械制造行业中,GCr15轧辊被广泛应用,图1所示。轧辊尺寸约声(200~230)ITlm×作为一种模具,轧辊必须具有高的硬度、耐磨性、强700mm,硬度要求为58~60HRC。图1所示轧辊度以及疲劳强度,并具有足够
5、的韧性和良好的工艺共爆裂成4块,同时存在垂直于轧辊轴向的断口和性能。因此,轧辊在使用前必须进行热处理以达到平行于轧辊轴向的断口。为查明该ILt~L辊热处理爆所需要的使用性能。轧辊的质量和使用寿命直接关裂失效的原因,以便采取措施避免类似事故的再发系到轧制生产的生产效率、产品质量以及生产成本。生,笔者对其进行了检验和分析。我国轧辊材料供应不足、价格较高,一旦轧辊表面破损失效,整个轧辊就将报废,从而造成巨大的经济损失[。某厂对一批GCrl5钢NSL辊进行热处理强化,在采用井式炉对其进行淬火(采用木炭保护)和回火热处理时,在淬火后的第二次回火过程中,轧辊在回火炉中发生爆
6、裂失效事故,其爆裂后的宏观形貌如收稿日期:2012—09—13图1爆裂轧辊整体形貌作者简介:黄沙(1981一),男,讲师,硕士。Fig.1Overallmorphologyoftheburstingroll402黄沙:GCr15轧辊热处理爆裂失效分析部位存在一层厚度在10~20mm的较细断口,该处1理化检验断121较光滑,呈细瓷状。由以上断口特征可以判断,断121呈宏观脆性断裂特征;由放射状花样及辐射台1.1断口分析阶的走向可以推断,断裂由轧辊内部开始。图1中箭头所指断口经切割并清洗后的宏观形1.2化学成分分析貌如图2所示,该断口垂直于轧辊轴向,未见明显的在断裂
7、轧辊上取样进行化学成分分析。由表1塑性变形以及白点等肉眼可见的宏观缺陷,无氧化可见,各元素含量均满足GB/T18254—2002对色。断口中心较粗糙,四周靠近轧辊表面的位置存GCrl5钢成分的技术要求。在明显的中心辐射型放射状条纹,并可见轧辊边缘1.3硬度测试经测试,断裂轧辊的表面硬度为48.5~49.0HRC,低于轧辊技术要求的58~60HRC。轧辊径向截面靠近表面的显微维氏硬度分布测定结果如图3所示,可见轧辊表面硬度较低,其最高硬度出现在轧辊距表面约2mm的位置,轧辊淬硬层深度较厚,约为4mm。由轧辊的硬度分布曲线推测,轧辊在热处理过程中可能存在脱碳现象,轧
8、辊的高硬图2轧辊断口宏观
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