离心铸造高铬铸铁/球铁复合轧辊的非正常失效及预防

离心铸造高铬铸铁-球铁复合轧辊以w（Cr）12％-22％的高铬白口铸铁作为辊身外层材料，以高强度的球墨铸铁作为芯部和辊颈材料，采用离心复合浇注工艺生产。轧辊的非正常失效主要包括辊身剥落、辊身断裂、辊颈断裂、辊身裂纹等。对上述失效原因进行了分析，并提供了预防方法。     

槽钢精轧用复合轧辊的离心铸造工艺

为满足槽钢精轧用轧辊的技术要求,采用离心铸造工艺生产复合轧辊.选择并确定了离心轧辊内外层的材质,介绍了离心轧辊铸造工艺过程,着重分析了轧辊外层厚度、辊身硬度及工作层硬度差的控制方法,解决了中型离心轧辊芯部球化衰退的问题.经检测,离心复合轧辊的性能符合技术指标的要求.实际生产结果表明,离心复合轧辊的耐磨性和耐用性有较为明显的改善.     

球芯轧辊及其发展

外层为冷硬铸铁，内层为球墨铸铁的球芯轧辊，应用于热轧薄板(矽钢)轧机的工作辊和平整辊。球芯轧辊的制造方法有：冲洗法和离心法。高合金常法复合和离心复合球芯轧辊，可防止辊边爆裂和提高轧辊耐用性，在热轧薄板平整机上应用，其寿命提高10倍以上。     

高镍铬球芯热轧辊的断裂失效分析

用于热轧F5机架上材质为高镍铬球芯的上工作辊在使用过程中辊身发生断裂，断辊事故的原因是轧辊内部存在显微疏松冶金缺陷，在工作中轧辊受到扭转应力和热应力的综合作用，在疏松部位产生应力集中，在疏松部位裂纹形核，并在长期的交变应力作用下不断扩展，直至轧辊整体断裂。为此，提出了防止断辊事故的具体对策和改进措施。     

高速钢轧辊热处理断裂原因分析

通过对热处理过程中断裂的高速钢轧辊的组织、性能、成分的检测和分析,得出辊身断裂的主要原因是:由于填芯时芯部的高温铁水对已凝固的外层高速钢回熔量过大,因而造成芯部合金总量增加,使芯部组织尤其是结合层部位碳化物数量过高,从而导致轧辊结合层强度和芯部强度急剧降低.     

离心复合高铬钢轧辊差温热处理工艺

离心复合高铬钢轧辊热处理工艺对轧辊组织和性能有较大的影响,特别是对芯部组织和性能的影响,不恰当的热处理工艺会降低轧辊芯部球墨铸铁强度和韧性,增大了轧辊在使用过程中的事故率。高铬钢轧辊差温热处理工艺克服了高温处理对轧辊芯部球墨铸铁组织和性能的影响,大大降低了轧辊使用中的事故率。     

高铬、中铬、球墨铸铁复合轧辊的离心铸造

使用卧式离心机、选用高铬铸铁外层、中铬铸铁中间层和球墨铸铁芯部三种金属成分，以微机监控红外测温仪监控外层及中间层金属内表面温度的方法，确定中间层铁水和芯部铁水的浇注时机及离心机停机时机；采用分步球化处理、多次孕育和侧返缝隙浇口等相应铸造工艺及对辊身进行亚临界热处理等措施，成功地铸造了一对辊身尺寸为８００×１２００ｍｍ的复合轧辊。检验结果表明，三种金属熔合质量良好，辊身、辊颈组织和性能满足技术要求。     

离心铸造高速钢-球铁复合轧辊的制造工艺

高速钢-球铁复合轧辊由三层不同材料组成,外层材料为高碳高钒高速钢,芯部材料为合金球墨铸铁,中间层为过渡层.介绍了各层的化学成分,离心浇注机金属型转速、涂料厚度、外层和中间层浇注厚度、浇注温度及间隔时间等工艺参数,以及各种缺陷的预防措施.轧辊检查结果:辊身硬度为76～78 HS,辊颈抗拉强度达570 MPa,伸长率为5%,冲击韧性大于5 J/cm2.     

离心铸造高速钢复合轧辊生产工艺探讨

介绍了采用卧式离心机两次复合工艺制造离心铸造高速钢复合轧辊的生产技术,重点介绍了轧辊外层、中间层及辊芯材料的化学成分、轧辊铸造的工艺流程、钢水的熔炼和处理方法、热处理工艺及组织性能.该轧辊具有耐磨性高、辊身工作层硬度落差小等特点,其耐磨性是传统铸铁轧辊的3倍以上.     

离心轧辊灰斑缺陷的原因分析与控制

板带材轧制过程中,因其高温、高负荷和高速度等恶劣轧制条件限制,因此对轧辊的要求极为苛刻,所用轧辊多采用2层或3层复合浇注而成。离心复合轧辊芯部因其抗拉强度、屈服强度要求较高,又需依靠温度反熔外层以达到充分熔合,因此多采用球墨铸铁,芯部铁液从出炉到浇注的过程直接影响到离心轧辊辊颈缺陷的产生。由于铸造缺陷造成使用中断辊的事故经常发生,如某公司供首钢4支中轧机用辊,在机轧制过程中断辊,主要由于芯部灰斑较为严重,造成强度、抗疲劳性能降低,使轧辊在轧制过程中存在很大的安全隐患,因此加强对轧辊灰斑缺陷的控制尤为重要。1离心…     

大型精轧支撑辊疲劳断裂失效分析

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·m^1/2,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。     

60CrMoV钢轧辊热处理后断裂分析

通过对60CrMoV钢轧辊热处理回火后断裂原因分析得出,轧辊断裂是在热处理残余应力作用下发生脆性断裂,钢中化学成分偏析和非金属夹杂物的聚集分布造成裂纹扩展;轧辊在原工艺基础上增加450 ℃补充回火4 h后没有再出现开裂.     

旋轮设计与制造的若干关键技术问题

分析了旋压成形工艺,总结了旋轮的工作状态和失效形式;分析了旋轮用钢的选取、热处理方案制定、旋轮形状优化的一般原则,并给出了相应的建议;采用有限元方法对旋轮进行了静力分析,获得了旋轮的应力分布规律,揭示了旋轮断裂的路径;结合生产中旋轮的断裂实例,将理论研究应用于裂纹分析,成功解释了裂纹的起源和扩展路径.研究表明,为获得高性价比的旋轮,需在理论研究的基础上综合考虑多方面的关键技术问题.     

航空发动机滑油供油管裂纹分析

飞行时航空发动机滑油压力告警,分解检查后发现滑油供油管与盖板钎焊缝焊角处存在一条裂纹,裂纹沿周向扩展,约占整个圆周的4/5,采用断口观察、金相组织分析、有限元计算分析、装配应力和振动应力测试等方法,分析了滑油供油管裂纹产生的原因。结果表明:滑油供油管裂纹性质为高周疲劳开裂,裂纹起始于外壁表面钎焊缝焊角部位,裂纹位置处装配应力为280 MPa,振动应力为21 MPa,较大的振动应力和装配应力共同作用导致滑油供油管裂纹。通过增加卡箍,改善校形,可避免类似故障。     

牙轮钻头牙掌焊接和热处理产生的裂纹分析

运用扫描电子探针对三牙轮钻头牙掌堆焊和热处理后产生的裂纹特征进行了分析，并采用X－射线衍射仪测定了牙试件的残余应力。结果表明，堆焊层与基体的界面缺陷是裂纹形成的主要原因。裂纹扩展方式为穿晶断裂。而堆焊层面拉应力导致裂纹的进一步产生与扩展。建议在堆焊工艺和热处理工艺中采取措施可能减少应力。     

38CrMoAl钢液气弹簧活塞杆断裂失效分析

采用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪对38CrMoAl钢液气弹簧活塞杆断裂样品进行检测。结果发现,断口呈快速断裂的放射状条纹特征形貌,表明该失效件断裂速度快。活塞杆末端外圆存在数条圆弧状表面裂纹,推测该处受到外力作用的高速撞击,使得法兰端承受极大的弯曲应力,最终在应力集中最大的凹槽部位产生断裂。断口剖面显微组织检测发现,法兰端存在两处凹槽,由靠近杆部的第一凹槽产生断裂。实测第二凹槽倒圆角半径R极小并产生表面裂纹,表面裂纹两侧渗氮层明显加深,表明该表面裂纹形成于渗氮处理之前,属于调质处理过程形成的淬火应力集中开裂,由此推断第一处凹槽同样存在应力集中开裂倾向。断裂源区存在表面裂纹及表面剥落,表面渗氮层脆性大。杆部外圆存在表面脱碳层,并产生脆性针状氮化物。样品表层及心部的显微组织为粗大马氏体位向的回火索氏体,基体组织为粗大过热组织,材料强韧性比正常晶粒组织显著降低。     

Cr12 MoV导辊中贯穿裂纹的形成机理研究

目的分析导辊贯穿裂纹萌发和扩展的机理。方法采用扫描电镜和能谱等手段分析贯穿裂纹的裂纹源和扩展区域的显微图像和化学成分,结合X射线衍射仪和维氏硬度仪研究裂纹导辊组织中碳化物的种类及硬度,运用数值模拟分析裂纹扩展过程中的应力情况,分析Cr12Mo V导辊中贯穿裂纹的萌发原因和扩展机理。结果元素偏析是Cr12Mo V导辊贯穿裂纹萌发的主要原因,近表面氧、铬两种元素明显高于裂纹扩展区域,导辊在内应力的作用下分离,在近表面处产生裂缝,形成裂纹源。高硬度共晶碳化物是Cr12Mo V导辊裂纹扩展的主要原因,共晶碳化物主要是(Fe,Cr)7C3型块状颗粒,硬度为1327HV,其周围产生大量微裂纹,并相互连接形成网状而分割机体,在外力的作用下扩展,形成贯穿裂纹。采用扩展有限元法(XFEM)对贯穿裂纹进行模拟仿真,对裂纹扩展应力进行分析,裂纹尖端应力最大,约为裂纹扩展应力的1.5倍;沿裂纹扩展方向,应力先急剧减小,然后呈抛物线型,在导辊径向厚度达最大时存在一个极大值,在导辊上下表面应力最小。结论导辊中合金元素和共晶碳化物对其裂纹的萌发和扩展具有较大影响,裂纹扩展应力场与初始裂纹位置和导辊尺寸直接相关。     

复合环形气瓶爆裂原因分析

复合环形气瓶爆破压力58 MPa,未满足60 MPa设计指标。气瓶水压爆破试验前依次经强度试验、气密性检查和疲劳试验。气瓶外层缠绕芳纶纤维,内衬为TC4钛合金超塑成形后激光焊接。运用多种分析手段开展内衬裂纹及断口的宏微观形貌分析、特征微区化学成分测定、焊缝金相组织检查。结果发现:在内衬内焊缝收弧焊趾部位存在裂纹源,裂纹源由数个微氧化脆性准解理小平面组成,源区与瞬断过渡区有疲劳条带特征。分析表明,裂纹源形成于焊接过程,在疲劳试验中发生疲劳扩展,而后爆破试验因裂纹前端应力强度因子达到临界值而发生失稳爆裂,裂纹性质为氢脆裂纹,属焊接气体保护不充分引起的环境吸氢。     

Development and application of coupling model of aluminum thin-gauge high-speed casting

Based on the analyses of aluminum melt flow, solidification, heat transfer during the process of twin-roll casting, a coupling mathematical model of aluminum thin-gauge high-speed casting was developed, which included the casting roller shell. At the same time, Galerkin method was adopted to solve the coupling model. The fluid field and temperature field of aluminum melt in casting zone, the temperature field and thermal stress field of roller shells were simulated by the coupling model. When the casting velocity is 7 m/min, and the thickness of strip is 2 mm, the circumfluent area comes into being in the casting zone, and the mushy zone dominates the casting zone, while the temperature of melt decreases rapidly as it approaches the rollers. The temperature of the roller shell varies periodically with the rotation of roller, and reaches the highest temperature in the casting zone, while the temperature of roller shell decreases gradually as it leaves the casting zone. The difference of thermal stress between the inner surface and outer surface of the roller shell is very large, and the outer surface suffers tensile-compressive stress.