(已经发表的)棱锥轴论文

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1、开卷机轴断裂的失效分析FailureAnalysisofaShaftofaDecoiler钟毅廖红卫肖常模摘要通过扫描电镜断口、成分分析、金相分析和硕度测试等方法，对热轧平整线开卷机轴的失效原因进行了分析。结果显示该开卷机轴的断裂为准解理断裂。轴的硬度能够达到设计要求。但在淬透性和强韧性方面，代用钢42CrMo比设计要求选用的40CrNiMo差。裂纹源是由应力集中、表面不平整和材料强韧性不够等综合因素引起。心部未淬透组织加速了裂纹的扩展速度。关键词：准解理；淬透性；裂纹源；应力集屮AbstractFailureofashaftofadecoilerinhot

2、pinchrollinglinehasbeenanalyzedbyscanningelectronmicroscopy,chemicalcompositionanalysis,metallographicanalysisandhardnesstest.Theresultshowsthatfracturemodeoftheshaftisquasi-cleavage.Thehardnessoftheshaftcanmeetdesignrequrements.Inaspectsofhardenability,strengthandtoughness,substit

3、utesteel42CrMoispoorerthan40CrNiMochosedaccordingtodesignrequrements.Cracksourceisinducedbycompositefactorsofstressconcentration,surfaceirregularityandlackofstrengthandtoughness.Nonhardeningincorecanacceleraterateofcackpropagation.KeyWords:quasi-cleavage;hardenability;cracksource;s

4、tressconcentration1前言某热轧平整线开卷机轴在使用了一年三个月后发生断裂。断裂面是从①180至①200的台阶处（如图1的R2处）进入①200后断开的，位置如图1所示。其断口宏观照片见图2。图1断裂面位置的示意图图2断口的宏观照片开卷机的轴不是易损更换件，出现断裂的情况不仅造成比较大的直接经济损失，而且对生产的正常进行也有很大的影响。木工作从化学成分、断口、显微组织和性能等方面，对该轴产生断裂的原因进行分析，并提出改进的意见，供生产厂家参考。2材料及实验方法该开卷机的轴采用42CrMo钢制造。经测定其化学成分如表1所示。表1制造开卷机轴的42

5、CrMo的化学成分（%wt）CSiMnPSCrMo0.470.240.620.0190.005LOO0」7表1中的成分除碳含量稍高以外，其它都能满足42CrMo的化学成分要求。另外需耍说明的是，按设计图纸，该轴要求选用4OCrNiMo钢。而实际上选择了42CrMo进行代用。木失效分析的主要实验方法为：断口观察采用扫描电子显微镜；金相组织观察采用光学金相显微镜，腐蚀剂为4%硝酸酒精；硬度测试采用布氏硬度计。3实验结果3.1断口观察断口的宏观照片如图3所示。从断口的宏观形貌特征和整个断面的受力情况分析，可以判断图3中断口的左下角为裂纹源位置。图3断口的宏观形貌从

6、图3中的裂纹源至最后断裂处，将断口切成七块，依次编号为I#、2#、3#、4#、5#、6#和7#。图4为1#—6#试块的断口微观形貌。图中六张图的断口微观形貌特征都具有准解理刻面，为准解理断裂［1］。但准解理面Z间的撕裂脊线有明显不同：位于断口屮央的3#和4#图的撕裂脊线塑性变形大，因此断口屮央的准解理断裂伴随较大的塑性变形；而位于断口边缘的1#和6#图的撕裂脊线塑性变形很小，说明断口边缘的准解理断裂伴随较小的犁性变形。在3#图屮还出现了明显的二次裂纹。织和性能等方面，对该轴产生断裂的原因进行分析，并提出改进的意见，供生产厂家参考。2材料及实验方法该开卷机的轴

7、采用42CrMo钢制造。经测定其化学成分如表1所示。表1制造开卷机轴的42CrMo的化学成分（%wt）CSiMnPSCrMo0.470.240.620.0190.005LOO0」7表1中的成分除碳含量稍高以外，其它都能满足42CrMo的化学成分要求。另外需耍说明的是，按设计图纸，该轴要求选用4OCrNiMo钢。而实际上选择了42CrMo进行代用。木失效分析的主要实验方法为：断口观察采用扫描电子显微镜；金相组织观察采用光学金相显微镜，腐蚀剂为4%硝酸酒精；硬度测试采用布氏硬度计。3实验结果3.1断口观察断口的宏观照片如图3所示。从断口的宏观形貌特征和整个断面的

8、受力情况分析，可以判断图3中断口的左下角为裂纹源位置