铝液对铸轧辊辊套表面裂纹形成及扩展的影响

用OM、SEM及能谱仪对辊套表面裂纹和试件断口形貌进行了观察,并采用X-ray衍射仪对裂纹中铝的化合物进行了分析。结果表明,辊套表面裂纹起源于机械加工产生的微缺陷,表面裂纹方向与切削痕迹方向相同;而铝液是从表面裂纹形核处沿开裂面挤入裂缝中;在裂纹尖端没有发现铁铝化合物;高温铝液对辊套表面裂纹形成及扩展影响不大。

铝铸轧辊套的热疲劳及材料合理选择

简明扼要地分析了铝铸轧辊辊套内外表面的温度变化及辊套内热应力的形成及其变化规律,着重论述了辊套表面热裂纹的形成与扩展,提出了修正辊套表面热裂纹的措施及合理选择抗热疲劳辊套材料的要求,认为32Cr3Mo1V钢是一种较好的抗热疲劳裂纹的辊套专用材料。

铸轧辊表面裂纹的萌生及扩展机理

对某厂生产中实际使用的铝板铸轧辊辊套进行解剖,采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等对表面裂纹和试件断口形貌进行观察。采用X射线衍射仪对裂纹中铝的化合物属性进行测量,分析铝液对铸轧辊辊套表面裂纹形成及扩展的影响;采用金相显微镜对辊套表面及内部金属组织进行对比观察,分析高温及复杂应力作用对铸轧辊辊套表面金属组织性能的影响。结果表明:辊套表面裂纹起源于机械加工产生的微缺陷,铝液对铸轧辊表面腐蚀作用很小,但是渗入到裂纹中的铝液凝固氧化后,相当于在辊套表面金属中嵌入高硬度的杂质,在轧制过程中复杂应力作用下将加快裂纹的扩展速度;高温及复杂应力作用对铸轧辊辊套表面金属组织的影响不大。

铸轧温度和辊套厚度对辊套应力场的影响

针对铸轧辊套在复杂工况下承受较大的耦合应力时容易产生疲劳磨损和表面开裂问题,应用AN-SYS软件建立了铸轧辊辊套二维模型,得到了辊套的温度分布规律;通过间接法将热分析结果导入结构模型中,得到了辊套在热应力、过盈装配应力和铸轧力共同作用下的应力分布规律,以及不同的铸轧温度和辊套厚度对辊套应力值大小的影响。结果表明:辊套厚度大于25mm和温度为500℃的工况对延长辊套寿命有利。

32Cr3Mo1V表面激光合金化层热疲劳性能的研究

采用万瓦横流CO2激光器在32Cr3Mo1V基体表面合金化Cr粉及Co基粉,获得富含Cr和Co的合金层,并对合金层的成分、组织、硬度及热疲劳性能进行了分析.结果表明:合金层与基体形成完全的冶金结合,组织致密、晶粒细小、无裂纹及孔隙夹杂等缺陷,添加的合金元素Cr与基体形成了富含18.7%Cr的Fe-Cr固溶体,Co合金与基体形成了富含合金元素超过63%的Fe-Cr固溶体和不锈钢相;Co和Cr激光合金化层均能延缓、阻滞疲劳裂纹的产生,并且能降低裂纹扩展的速度,裂纹密度从基体的28.9%分别降为合金化Cr层的12.4%和Co层的9.4%.虽然激光Co层本身具有更小的热疲劳裂纹倾向,但在激光合金化层附近的基体上会发生疲劳裂纹严重聚集,这将大幅度降低整体结构的抗热疲劳性能;热疲劳的机理为氧化-应力开裂,即热疲劳过程中所形成的高硬度脆性氧化物在热应力的作用下断裂.