冶金軋輥堆焊層表面開裂失效分析及其有限元分析.pdf

1、論文以冶金軋輥表面埋弧堆焊層為研究對(duì)象,利用體視顯微鏡、掃描電鏡觀察了堆焊層裂紋及裂紋斷口宏觀形貌、微觀形貌。利用洛氏硬度計(jì)測(cè)定堆焊層、過渡層和基體硬度。利用金相顯微鏡觀察堆焊層、過渡層及基體金相組織。利用XRD測(cè)定堆焊層殘余奧氏體量。利用發(fā)射光譜儀測(cè)定堆焊層、過渡層及基體材料化學(xué)成分。利用X射線能譜儀測(cè)定斷口表面微區(qū)化學(xué)成分。通過上述方法確定軋輥失效性質(zhì)及失效因?yàn)?。本文基于ANSYS有限元平臺(tái),根據(jù)該件軋輥堆焊環(huán)境,應(yīng)用熱-結(jié)構(gòu)耦合法

2、模擬軋輥焊縫及其附近區(qū)域堆焊降溫過程中溫度場(chǎng),分析其軸向、周向和徑向熱應(yīng)力場(chǎng)；并比較了不同焊接線能量輸入下的堆焊層熱應(yīng)力場(chǎng)變化。
　　 論文主要研究結(jié)論如下:
　　 (1)軋輥堆焊層表面及縱向剖面堆焊層均觀察到短裂紋和沿晶微裂紋,橫向剖面的堆焊層及母材均未觀察到裂紋。短裂紋為結(jié)晶裂紋(長度為1～10mm),位于焊縫中心主要呈橫向。沿晶微裂紋為再熱裂紋,位于近縫區(qū)粗晶部位主要呈橫向穿越晶界鐵素體。
　　 (2)堆焊

3、層整體P含量(0.025％)超過技術(shù)要求和枝晶表面P(0.05～0.06％)、S(0.05～0.12％)含量過高是堆焊層產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的成分因素。堆焊層材料含有較高含量的Mo、V等碳化物形成元素和晶界弱化元素P(0.04％)、S(0.03％)是堆焊層產(chǎn)生再熱裂紋的成分因素。
　　 (3)模擬軸向熱應(yīng)力峰值區(qū)位于軋輥焊縫中心,周向、徑向熱應(yīng)力峰值區(qū)位于軋輥熱影響區(qū)。軸向熱應(yīng)力(242MPa,1100℃)遠(yuǎn)大于周向熱應(yīng)力(171MPa