金属热处理

作者：张强, 陈永平, 毕国喜, 王洪鹏

单位：首钢京唐钢铁联合有限责任公司 热轧作业部, 河北 曹妃甸 063205

关键词：精轧支撑辊,非金属夹杂物,疲劳破坏,应力强度因子(ΔK)

基金：河北省自然科学基金——钢铁联合研究基金(E2019203381)

某单位1580生产线精轧支撑辊在轧制过程中突然发生断裂,为查明失效原因,利用光学显微镜、拉伸、冲击试验机以及扫描电镜对轧辊材料显微组织、力学性能、断口形貌、起裂源位置进行了综合分析。结果表明,精轧支撑辊芯部材料为球墨铸铁,其组织主要由珠光体、棒状渗碳体、球状石墨及聚集在石墨周围的牛眼状铁素体构成。组织洁净度较差,夹杂物主要为球状Al2O3-MgO-SiO2、Al2O3-MgO、Al2O3氧化物,尺寸集中在10～15 μm。支撑辊断口呈现典型旋转弯曲疲劳断口特征,裂纹源区位于轧辊内部且为多源起裂,断口内部呈现典型“鱼眼”特征,“鱼眼”区中最大夹杂物直径3 mm,为球状Al2O3-MgO-SiO2。裂纹源最大拉应力30 MPa。裂纹在夹杂物周围萌生时其裂纹尖端最大应力强度因子为1.385 MPa·m1/2,大于内部起裂裂纹扩展门槛值,因此裂纹在夹杂物与基体界面处形核。裂纹扩展至“鱼眼”区之外时,裂纹在应力作用下快速扩展并汇聚形成一条长裂纹,最终导致轧辊发生瞬断。

来源：2022年第10期

《金属热处理》期刊编辑部

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