锻钢冷轧辊 X射线应力测试中附加应力层研究.pdf

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1、第４０卷第９期Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．９２０１５年９月ＨＥＡＴＴＲＥＡＴＭＥＮＴＯＦＭＥＴＡＬＳＳｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１５测试与分析锻钢冷轧辊Ｘ射线应力测试中附加应力层研究张大伟，陈伟（宝钢轧辊科技有限责任公司，江苏常州２１３０１９）摘要：利用Ｘ射线进行锻钢冷轧辊应力测试时，发现其检测准确性受机械加工产生的附加应力层影响较大，本文通过试验测定了锻钢冷轧辊磨削附加应力层的深度。结果表明，附加应力层深度约为近表面３００μｍ，且对于不同产品，附加应力层应力变化趋势始终一致，即压应力值快速减小，再逐步增大，最后略有减小

2、趋于稳定，最后随深度变化缓慢变化。关键词：锻钢冷轧辊；Ｘ射线应力测试；附加应力层中图分类号：ＴＧ１１５．２文献标志码：Ａ文章编号：０２５４－６０５１（２０１５）０９－０２０３－０３ＡｄｄｉｔｉｏｎａｌｓｔｒｅｓｓｌａｙｅｒｏｆｆｏｒｇｅｄｓｔｅｅｌｃｏｌｄｒｏｌｌｅｒｄｕｒｉｎｇＸ－ｒａｙｓｔｒｅｓｓｔｅｓｔＺｈａｎｇＤａｗｅｉ，ＣｈｅｎＷｅｉ（ＢａｏｓｔｅｅｌＲｏｌｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＣｈａｎｇｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２１３０１９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｅａｓ

3、ｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙｏｆｆｏｒｇｅｄｓｔｅｅｌｃｏｌｄｒｏｌｌｅｒｓｔｒｅｓｓｔｅｓｔｅｄｂｙＸ－ｒａｙｗａｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｓｔｒｅｓｓｌａｙｅｒｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｍａｃｈｉｎｉｎｇ．Ｄｅｐｔｈｏｆａｄｄｉｔｉｏｎａｌｓｔｒｅｓｓｌａｙｅｒｄｕｒｉｎｇｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｔｅｓｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｓｔｒｅｓｓｌａｙｅｒｉｓａｂｏｕｔ３００μｍｆｒｏｍｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄｆｏｒ

4、ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｈａｎｇｅｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｌａｙｅｒｉｓａｌｗａｙｓｔｈｅｓａｍｅ，ｔｈａｔｉｓ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｖａｌｕｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｒａｐｉｄｌｙ，ｔｈｅｎｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙａｓｌｉｇｈｔｄｅｃｒｅａｓｅｔｅｎｄｓｔｏｂｅｓｔａｂｌｅ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙ，ｗｉｔｈｔｈｅｓｌｏｗｃｈａｎｇｅｏｆｄｅｐｔｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏｒｇｅｄｓｔｅｅｌｃｏｌｄｒｏｌｌ；Ｘ－ｒａｙｓｔｒｅｓｓｔｅｓｔ；ａｄｄｉｔｉｏｎ

5、ａｌｓｔｒｅｓｓｌａｙｅｒ金属材料残余应力检测中，较为常用的是盲孔法、１试验材料与方法应力环法、Ｘ射线衍射法，前两种方法均属于机械法，试验材料经过锻造、球化退火、调质处理。１号试需对试样表面或局部进行机械加工，对工件破坏较大、件规格为φ１０００ｍｍ×１５００ｍｍ，Ｃｒ含量为３ｗｔ％；２号增大了生产成本，所以对于锻钢冷轧辊，两种方法均不试件规格为φ１２００ｍｍ×１２００ｍｍ，Ｃｒ含量为４ｗｔ％；３适用。Ｘ射线残余应力检测法有诸多优点，该法属非号试件规格为φ１６００ｍｍ×１５００ｍｍ，Ｃｒ含量为５ｗｔ％。破坏

6、性检验，可测定表层（极浅层）和局部小区域的应采用不同的淬火工艺，使其表面达到需求的性能力，可分别测得宏观应力与微观应力数值，还可测定复指标（如硬度在６５～７５ＨＳＤ），对试件待测表面进行机相合金中各个相的应力等。械打磨，并进行Ｘ射线残余应力测试，再逐步进行电Ｘ射线法也存在不足，在实际检测中，数据波动较解腐蚀，测定不同电解深度下的残余应力值。大，给检测人员带来较大困扰。在查阅文献过程中，发试验采用邯郸爱斯特应力技术有限公司生产的现ＧＢ／Ｔ７７０４—２００８《无损检测Ｘ射线应力测定方Ｘ－３５０Ａ型应力测定仪。

7、Ｘ射线法测定应力是通过测法》明确指出，待测试样表面必须没有污垢、油膜、厚定衍射角２θ，根据布拉格定律２dｓｉｎθ＝nλ（n为自然氧化层和附加应力层等。表面粗糙度Rａ＜１０μｍ。表数，λ为入射Ｘ射线波长），计算出衍射晶面间距d，再面状态等试验条件在经过磨削、电解腐蚀后均可达到，根据弹性力学上的一些关系，即可计算出材料中残余但其中的附加应力层（Ｘ射线应力测定中的附加应力а２θ应力值σ＝K２，具体理论推导在文献［１］中有详层是指机械加工对产品表面残余应力分布的影响层的аｓｉｎΨ深度），由于无具体外在表现，所以常

8、常被人们忽略，细介绍，K为应力常数，２θ为衍射角，Ψ为衍射晶面方而它却是造成检测数据波动、不准确的最主要因素。位角。其中所涉及到的检验数据均使用了固定Ψ法，［２］本文通过试验对比、数据分析、经验总结，对锻钢见图１，试验数据采用半高宽法定峰。冷轧辊中Ｘ射线应力测试中的附加应力层进行探讨，旨在提高该方法检测准确性。２试验结果及分析对淬火后的试件分别进行Ｘ射线应力检测，再通收稿日期：２０１５－０２－２０过电解腐蚀法，依次检测不同深度