32Cr3Mo1V钢表面激光离散Cr合金化的热疲劳性能

摘要

为了研究增强32Cr3Mo1V铸轧辊套材料的热疲劳性能的方法,使用连续Nd:YAG激光制备表面离散Cr合金化试样。使用激光扫描加热模拟实际辊套的表面温度和分布,测试试样的热疲劳性能。通过对试样的准原位观察,发现疲劳裂纹在氧化膜点蚀处萌生并扩展。通过SEM观察和EDAX分析,发现在热循环300周次时,基体中的Cr元素已经耗尽,形成疲劳裂纹,而合金化区和热影响区的组织保持完整。合金化区中Cr含量达到10.41%,含氧量仅为基体的2.8%;热影响区的Cr元素含量为3.41%,含氧量为基体的7.2%。结合金属高温氧化理论和材料疲劳理论分析,认为高Cr含量在试样表面形成薄且致密的氧化膜,抑制氧化膜的点蚀现象,避免裂纹的萌生;而热影响区中显微组织的高Cr含量和残余压应力结合阻滞疲劳裂纹的扩展,使裂纹扩展速率降低近一个量级。