Cr12MoV导辊中贯穿裂纹的形成机理研究-表面技术.PDF

第45卷摇 第3期 摇 摇 摇 表面技术 摇 摇 2016年03月 SURFACE TECHNOLOGY ·141· 試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試 Cr12MoV导辊中贯穿裂纹的形成机理研究 黄书林,杨屹,杨刚,兰乔 (四川大学 制造科学与工程学院,成都610065) 摘摇 要: 目的摇 分析导辊贯穿裂纹萌发和扩展的机理。 方法摇 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Cr12MoV导辊中贯穿裂纹的萌 发原因和扩展机理。 结果摇 元素偏析是Cr12MoV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Cr12MoV导辊裂纹扩展的主要原因,共晶碳化物主要是(Fe,Cr) C 型块状颗粒,硬度为1327HV, 7 3 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。 结论摇 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。 关键词:贯穿裂纹;Cr12MoV;导辊;失效机理;元素偏析;数值模拟 中图分类号:TG111.8摇 摇 摇 文献标识码:A摇 摇 摇 文章编号:1001鄄3660(2016)03鄄0141鄄05 DOI:10.16490/ j.cnki.issn.1001鄄3660.2016.03.023 Forming Mechanism of Penetrating Cracks in Cr12MoV Guide Roller HUANG Shu鄄lin,YANG Yi,YANG Gang,LAN Qiao (School of Manufacturing Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu610065,China) ABSTRACT:Objective To analyze the germination and expansion mechanism for penetrating cracks in guide roller. Methods The microscopic images and chemical composition of cracks origin and propagation area of penetrating cracks were analyzed by a鄄 dopting the scanningelectronmicroscopeandenergy spectrum,thetypesandhardnessoftheinternalcarbidesinthecrackedguide roller were studied using a combination of the X鄄ray diffract meter and Vickers hardness tester,the stress condition during crack propagation was analyzed using numerical simulation,and the crack origin causes and propagation mechani