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1、第31卷第3期焊接学报Vol.31No.32010年3月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONMarch2010夹送辊堆焊裂纹及其产生机理1,211王清宝,栗卓新,史耀武(1.北京工业大学材料学院,北京100022;2.中冶焊接科技有限公司,北京100088)摘要:堆焊修复夹送辊因材料选用不当或材料纯度不高,即使堆焊工艺及热工艺处理得当也常出现热裂纹.通过模拟堆焊夹送辊,找到热裂纹裂纹源,光学显微镜和扫描电镜观测裂纹表面和冲断面.结果表明,网状环向分布的裂纹是由主裂纹和围绕在主裂纹附近的微裂纹组成;主裂纹内碳、硫、氧含量较高,它们相互作用,相互促进
2、,形成数量众多的低熔点共晶体;同时这些杂质易于富集盖面层表面的晶界或晶枝之间,使结晶裂纹易于产生和扩展.而微裂纹内含有大量的氧化物,氧化物的偏析和聚集是形成微裂纹的原因.关键词:氧化物;主裂纹;微裂纹中图分类号:TG455文献标识码:A文章编号:0253-360X(2010)03-0093-04王清宝0序言1试验方法夹送辊是轧钢设备上重要的部件,工作时它们在母材为45钢,直径为<200mm的模拟辊上,的表面温度一般为550～650℃,轧辊易出现龟裂和模拟堆焊夹送辊.采用直径为<3.2mm低碳药芯磨损等问题,要求轧辊表面应具有较好的硬度、高温焊丝堆焊一层过渡层,后采用直径为<3.2mm的耐磨
3、性、抗热疲劳性、耐冲击等性能.为提高夹送辊Cr3系合金工具钢药芯焊丝堆焊表面层,堆焊厚度的使用寿命,目前夹送辊通常在其表面堆焊一层满(半径)约25mm.具体成分见表1,堆焊工艺参数足上述性能的硬面材料,提高轧辊的使用寿命.见表2.堆焊后着色探伤检查堆焊表面,在网状微裂堆焊过程中,即使焊前预热,层间温度保持在马纹处标识,线切割微裂纹试块,制取所需试样.氏体转变Ms以上,焊中、焊后热处理得当,经车削检验常常出现封闭的网状裂纹,影响了其堆焊后的表1堆焊药芯焊丝化学成分(质量分数,%)性能和使用,因此热裂纹问题成为夹送辊堆焊技术Table1Chemicalcompositionsofhardfac
4、ingmaterials的核心问题.通过模拟夹送辊的堆焊,找到裂纹,对CNiMnCrSiMoVWFe其盖面和纵截面形貌观察分析,研究了裂纹产生和打底丝0.091.250.980.760.750.72余量硬面层0.212.981.643.280.851.50.190.17余量扩展的机理.表2堆焊工艺参数Table2Weldingparameters预热温度T/℃焊接电流I/A电弧电压U/V焊接速度v/(mm·min21)伸出长度l/mm层间温度T/℃焊后回火12400℃保温6h380～50028～32350～45020～35300～350500℃回火,保温10h,随炉冷却在堆焊后轧辊裂纹区域
5、分别制取12mm×12纹处的堆焊金属组织,对比试样金相差异;在堆焊层mm×10mm的金相试样和30mm×10mm×6mm表面钻取金属屑,进行化学成分分析.微观硬度试的冲击试样.验采用ΠMT—3显微硬度计测定硬度,查看裂纹区在Neophot21显微镜上分析观察裂纹处和无裂硬度差异.在JSM—840扫描电镜下观察裂纹形貌;用EPS对裂纹微区成分分析;将试样冷却到-40℃,收稿日期:2008-12-01冲断冲击试样的裂纹处,观察裂纹断面形貌.94焊接学报第31卷而旁边的微裂纹却很窄,长度较短,数量众多.主裂2试验结果及分析纹在扫描电镜下沿柱状晶方向延伸(图1b),裂纹中间有多量夹杂,判断应属于热
6、裂纹.采用苦味酸盐2.1金相组织及硬度酸酒精溶液腐蚀观察熔敷金属组织.裂纹边缘与无取堆焊盖面表层为试验面,经精磨、抛光后,通裂纹处均为隐针马氏体、针状马氏体、侧板条贝氏过抛光图1a可以看出裂纹形貌为主裂纹附近聚集体、极少量的粒状贝氏体以及少量的铁素体分布.着多量的微裂纹,主裂纹的宽度大约为40～65μm,观察裂纹附近的组织与无裂纹区域的组织相同,组图1金相组织及扫描形态Fig11Microstructuresofoverlayweldmetal织未出现差异,见图1c.夹杂物数量贯穿于整个主裂纹,选取图2中比较典对上述两个区域进行了硬度试验,结果见表3.型的夹杂物(A为大夹杂物,B为小夹杂物
7、),裂纹内由表3可见,正常组织和裂纹附近组织的宏观硬度无夹杂物处(C)及正常堆焊熔敷金属(D)进行能谱均匀,偏差不大,说明熔敷金属中合金成分均匀,未分析,EPS分析值如表4所示.发生聚集和偏析.表3裂纹处与无裂纹组织硬度Table3Hardnessofcrackingandnocracking观察区域维氏硬度HV0.2平均裂纹附近431,420,430427正常组织420,432,4264262.2扫描电镜及能谱分析2.
