铝板铸轧辊套表面热疲劳开裂及防止措施研究

针对铝板铸轧工业中最常用的32Cr3Mo1V辊套材料,在实验室采用自制热疲劳试验机模拟热疲劳裂纹的产生和扩展过程。结果表明,热疲劳过程中所形成的高硬度、脆性氧化物在热循环应力作用下断裂(即氧化-应力开裂)是热疲劳裂纹产生和扩展的最主要原因;并根据这一结果,设计了采用激光合金化方法在辊套表面形成高铬固溶体合金层的方法,制作的合金层能够延缓、阻滞热疲劳裂纹的产生和扩展;并系统分析了合金层的成分、组织、硬度及其热疲劳性能。

32Cr3Mo1V钢铸轧辊套的生产试制

阐述了铸轧辊套锻件用钢32Cr3Mo1V的技术条件和生产试制工艺路线,最终试制出满足用户要求的铸轧辊套锻件用钢。

激光扫描加热铸轧辊套材料热疲劳性能测试

以Nd…YAG连续激光为热源,激光扫描加热铸轧辊套材料32Cr3Mo1V表面,接触冷却样品背面,进行了热疲劳性能测试。用集总参数法测量了不同表面粗糙度和氧化状态下材料的激光吸收率,并数值计算模拟了样品表面的温度循环和压应力状态。结果显示,热循环1000周次后,在样品表面烧蚀坑和粗大磨痕处均出现裂纹。10002000周次热循环范围内,裂纹长度与热循环次数呈线性关系。由于测试中忽略了铝铸轧过程中辊套承受的机械应力和铝液对辊套的作用,测得的辊套裂纹扩展速率为实际值的一半。