高速钢W6Mo5Cr4V2冷轧芯辊断裂分析与疲劳寿命研究

摘要

本文以轧制GCr15轴承圈的高速钢W6Mo5Cr4V2冷轧芯辊为例,对不同寿命的断裂芯辊作了断裂分析.用扫描电镜和能谱仪对不同寿命的芯辊进行了断口形貌、疲劳源及表面缺陷比较和分析,检测了不同寿命芯辊的部分机械性能,得到的结论如下:(1)高速钢W6Mo5Cr4V2冷轧芯辊在旋转弯曲疲劳的情况下,疲劳裂纹的萌生寿命是总寿命的主要部分.根据高速钢W6Mo5Cr4V2热处理后性能的不同,疲劳裂纹的萌生寿命占总寿命的70-90﹪;(2)高速钢W6Mo5Cr4V2冷轧芯辊的断裂源多位于不同的类型表面缺陷,表面断裂源主要有:机械加工痕迹、非金属夹杂物、表面损伤、碳化物等;(3)高速钢W6Mo5Cr4V2冷轧芯辊对疲劳源有很强的选择性,不同类型的断裂源导致冷轧芯辊疲劳寿命的不同;残余机械加工痕迹是过早疲劳断裂的主要原因,高寿命冷轧芯辊的断裂源多是表层或亚表层的各种碳化物缺陷,并且对碳化物缺陷导致的疲劳断裂进行了深入分析;对冷轧芯辊的受力情况用ANSYS软件进行了简化分析.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1环件轧制概况

1.2课题的提出及研究意义

1.3冷轧辊的主要失效形式

1.4冷轧芯辊国内外研究现状

第二章断裂失效分析

2.1断口分析

2.1.1断裂的种类

2.1.2断口学在断裂失效分析中的应用

2.1.3扫描电镜和能谱仪在断口分析中的作用

2.2金属材料的疲劳失效

2.2.1金属材料的疲劳破坏的特点和机制

2.2.2金属材料的疲劳破坏的三个阶段

2.2.3疲劳断口形貌

2.2.4旋转弯曲疲劳

2.2.5低周疲劳与高周疲劳

2.2.6影响疲劳强度的因素

第三章高速钢W6Mo5Cr4V2的热处理与性能

3.1高速钢W6Mo5Cr4V2在冷作模具中的地位

3.2高速钢W6Mo5Cr4V2的性能

3.3淬火工艺对高速钢W6Mo5Cr4V2组织性能的影响

3.4回火工艺对高速钢W6Mo5Cr4V2组织性能的影响

3.5高速钢W6Mo5Cr4V2中的碳化物

3.5.1高速钢W6Mo5Cr4V2中碳化物的类型

3.5.1高速钢W6Mo5Cr4V2中碳化物对性能的影响

3.6高速钢W6Mo5Cr4V2的断裂韧性

第四章断裂芯辊的检测与分析

4.1表面硬度测试

4.2化学成份检测

4.3断口宏观形貌

4.4断口微观形貌

4.5不同寿命芯辊的裂纹源

4.6芯辊表面常见缺陷

4.7显微组织

4.8分析与讨论

4.8.1冷轧芯辊的受力分析

4.8.2 W6Mo5Cr4V2钢冷轧芯辊疲劳断裂分析

4.8.3 W6Mo5Cr4V2钢冷轧芯辊对疲劳源的选择性

4.8.4机加工痕迹产生的疲劳源

4.8.5碳化物对W6Mo5Cr4V2钢冷轧芯辊疲劳裂纹萌生的作用

第五章热处理改进实验

5.1热处理工艺参数改进的目的

5.1.1低温淬火

5.1.2高温淬火

5.2热处理工艺参数的制订

5.3实验结果及分析

5.3.1表面硬度与寿命

5.3.2显微组织的比较

5.3.3实验结果分析

第六章结论与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢