9Cr2Mo辊套开裂失效分析有哪些原因？
9cr2mo辊套开裂失效分析有哪些原因？
1.辊套的技术要求
9cr2mo辊套外形尺寸如图1所示，热处理工艺过程：电炉炼钢→锻后球化退火→粗加工后调质→工频淬火，调质硬度为241～286hbw，淬火硬度为53～56hrc，淬硬层深度≥10mm。辊套开裂处如图2所示，裂纹为纵向延伸，扩展深度很大。
2.理化检验
（1）化学成分分析
对材质进行成分分析，结果见附表，实测值中si稍低于标准值，裂纹试样中的cr稍低于标准值、c稍高于标准值，其他基本符合9cr2mo化学成分要求。
表1 试样主要成分分析结果（质量分数）（%）
元素
c
si
mn
p
s
cr
mo
标准值
0.85～0.95
0.25～0.45
0.20～0.35
≤0.025
≤0.025
1.70～2.10
0.20～0.40
裂纹试样实测值
0.98
0.20
0.26
0.025
0.016
1.56
0.25
（2）断口分析
断口试样如图3所示，断面平坦，没有塑性变化颗粒，为脆性开裂。在hitchi s-3400型扫描电镜上对开裂面进行微观形貌分析和能谱分析。微观形貌如图4a所示，断面有一条沿灰色覆盖物走向的裂纹，由图4b、4c可看到断口表面有大量灰色覆盖物，对此覆盖物进行能谱分析，结果如图5所示，断裂面覆盖物主要组成元素为o、fe、c，另外含有cr、mo、si等。
（3）显微组织分析
从开裂处横向截取一个试样，制备成金相试样，在400倍显微镜下观察结果如图6所示，由表面组织图可以看出，该组织为细针状淬火马氏体与网状、粒状碳化物。由基体组织图7可以看出，该组织为回火索氏体与粒状、网状碳化物。
（4）硬度测试
使用显微硬度计对试样进行显微硬度测试，测试结果表面硬度为55～57hrc，心部硬度为44hrc，淬硬层为18mm。硬度达到技术要求，淬硬层偏深。
3.分析与讨论
断口含有大量铁的氧化物等，非金属夹杂严重，破坏了集体的整体性和连续性，断口表面与心部组织中存在大量的粒状、网状碳化物，增加了金属材料的脆性，降低断裂韧性，淬火过程中加热时间长，加热温度高，淬硬层偏深，形成马氏体组织应力大，在辊套工作受力时, 在非金属夹杂处产生裂纹，裂纹沿晶界快速扩展,导致辊套开裂。
4.结语
9cr2mo辊套开裂可以通过严格控制钢水的成分和杂质元素的含量，提高钢水的纯净度。球化退火充分，消除网状碳化物。表面淬火时，减少上下循环次数，减少加热时间，控制淬硬层办法加以解决。
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2.理化检验
（1）化学成分分析
对材质进行成分分析，结果见附表，实测值中si稍低于标准值，裂纹试样中的cr稍低于标准值、c稍高于标准值，其他基本符合9cr2mo化学成分要求。
表1 试样主要成分分析结果（质量分数）（%）
元素
c
si
mn
p
s
cr
mo
标准值
0.85～0.95
0.25～0.45
0.20～0.35
≤0.025
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1.70～2.10
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0.025
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1.56
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（2）断口分析
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（3）显微组织分析
从开裂处横向截取一个试样，制备成金相试样，在400倍显微镜下观察结果如图6所示，由表面组织图可以看出，该组织为细针状淬火马氏体与网状、粒状碳化物。由基体组织图7可以看出，该组织为回火索氏体与粒状、网状碳化物。
（4）硬度测试
使用显微硬度计对试样进行显微硬度测试，测试结果表面硬度为55～57hrc，心部硬度为44hrc，淬硬层为18mm。硬度达到技术要求，淬硬层偏深。
3.分析与讨论
断口含有大量铁的氧化物等，非金属夹杂严重，破坏了集体的整体性和连续性，断口表面与心部组织中存在大量的粒状、网状碳化物，增加了金属材料的脆性，降低断裂韧性，淬火过程中加热时间长，加热温度高，淬硬层偏深，形成马氏体组织应力大，在辊套工作受力时, 在非金属夹杂处产生裂纹，裂纹沿晶界快速扩展,导致辊套开裂。
4.结语
9cr2mo辊套开裂可以通过严格控制钢水的成分和杂质元素的含量，提高钢水的纯净度。球化退火充分，消除网状碳化物。表面淬火时，减少上下循环次数，减少加热时间，控制淬硬层办法加以解决。
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