GCr15轧辊热处理爆裂失效分析.pdf

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1、GCrl5轧辊热处理爆裂失效分析黄沙(广东省机械高级技工学校，广州510450)摘要：GCr15钢制轧辊在淬火后的第二次回火过程中发生爆裂失效事故，通过断口分析、化学成分分析、硬度测试和金相检验等方法对轧辊的断裂过程及原因进行了分析。结果表明：轧辊热处理前材料质量较差，存在严重的成分偏析和网状碳化物，材料脆性较大，是导致该轧辊发生爆裂失效的主要原因；而轧辊淬火冷却速率较快产生较大的淬火应力，则是导致轧辊爆裂的诱因。最后提出了改进措施，对轧辊的生产起借鉴作用。关键词：GCr15钢；轧辊；爆裂；碳化物；偏析中图分类号：TG142．1文献标志码：B文章编号：10014

2、012(2013)06—0402—05FailureAnalysisonBurstingofGCrl5RollDuringHeatTreatmentHUANGSha(GuangdongMachineryTechnicianSchool，Guangzhou510450，China)Abstract：BurstingfailurehappenedtoaGCrl5steelrollduringthesecondtemperingafterquenching，andtheburstingprocessandreasonoftherollwerestudiedbymean

3、soffractureanalysis，chemicalcompositionsanalysishardnesstestandmetallographicexamination．TheresultsshowthatthemainreasonfortheburstingwasthepoorqualityofthematerialwithseverebrittlenessbeforeheattreatmentduetOchemicalcompositionssegregationandnetworkcarbide，andtheinternalstresscaused

4、byfastquenchingcoolingspeedpromotedthebursting．Atlastimprovementmeasureswereproposedtoprovidereferencetotherollproduction．Keywords：GCr15steel；roll；bursting；carbide；segregation在机械制造行业中，GCr15轧辊被广泛应用，图1所示。轧辊尺寸约声(200～230)ITlm×作为一种模具，轧辊必须具有高的硬度、耐磨性、强700mm，硬度要求为58～60HRC。图1所示轧辊度以及疲劳强度，并具有足够

5、的韧性和良好的工艺共爆裂成4块，同时存在垂直于轧辊轴向的断口和性能。因此，轧辊在使用前必须进行热处理以达到平行于轧辊轴向的断口。为查明该ILt~L辊热处理爆所需要的使用性能。轧辊的质量和使用寿命直接关裂失效的原因，以便采取措施避免类似事故的再发系到轧制生产的生产效率、产品质量以及生产成本。生，笔者对其进行了检验和分析。我国轧辊材料供应不足、价格较高，一旦轧辊表面破损失效，整个轧辊就将报废，从而造成巨大的经济损失[。某厂对一批GCrl5钢NSL辊进行热处理强化，在采用井式炉对其进行淬火(采用木炭保护)和回火热处理时，在淬火后的第二次回火过程中，轧辊在回火炉中发生爆

6、裂失效事故，其爆裂后的宏观形貌如收稿日期：2012—09—13图1爆裂轧辊整体形貌作者简介：黄沙(1981一)，男，讲师，硕士。Fig．1Overallmorphologyoftheburstingroll402黄沙：GCr15轧辊热处理爆裂失效分析部位存在一层厚度在10~20mm的较细断口，该处1理化检验断121较光滑，呈细瓷状。由以上断口特征可以判断，断121呈宏观脆性断裂特征；由放射状花样及辐射台1．1断口分析阶的走向可以推断，断裂由轧辊内部开始。图1中箭头所指断口经切割并清洗后的宏观形1．2化学成分分析貌如图2所示，该断口垂直于轧辊轴向，未见明显的在断裂

7、轧辊上取样进行化学成分分析。由表1塑性变形以及白点等肉眼可见的宏观缺陷，无氧化可见，各元素含量均满足GB／T18254—2002对色。断口中心较粗糙，四周靠近轧辊表面的位置存GCrl5钢成分的技术要求。在明显的中心辐射型放射状条纹，并可见轧辊边缘1．3硬度测试经测试，断裂轧辊的表面硬度为48．5～49．0HRC，低于轧辊技术要求的58～60HRC。轧辊径向截面靠近表面的显微维氏硬度分布测定结果如图3所示，可见轧辊表面硬度较低，其最高硬度出现在轧辊距表面约2mm的位置，轧辊淬硬层深度较厚，约为4mm。由轧辊的硬度分布曲线推测，轧辊在热处理过程中可能存在脱碳现象，轧

8、辊的高硬图2轧辊断口宏观