挤压轮失效分析及热处理工艺改进

时间：2025-07-02

失效分析

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第 2卷第 7期 6 20 0 2年 7月

工

程

材

料

Vo _ 2 N O 7 l 6 .

M e h n c l En i e r g c a ia gn e i n

J 1 02 u.2 0

挤压轮失效分析及热处理工艺改进谢冬柏。。王福会。。高飞。张倩茹( .中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室，宁沈阳 1 0 1; 1辽 1 0 6

2 .大连铁道学院材料科学与工程系，宁大连 16 2 )辽 1 08摘要：压轮 ( 3钢 )挤 H1的早期破坏是影响连续挤压生产成本及效率的重要因素。对挤压轮

的破坏方式及原因进行分析，究了不同 M/下组织的力学性能，根据挤压轮内外组织的差异，研 B并对挤压轮的热处理工艺进行了改进，使挤压轮的寿命提高了 15倍。 .关键词：压轮；失效分析；热处理工艺挤中图分类号： 3 5 TG 7文献标识码： A文章编号：1 0一 7 8 2 0 ) 70 2 - 3 0 O3 3 (0 2 O—0 20

Fr c u e Fa l r a t r iu e Ana y i nd t e I pr v m e f H e tTr a m e o l ssa h m o e nt o a e t nt f rEx r s o Fo m i—whe l t u i n r ng eXI D n -a。 E o gb i,W A uh i, O F i,Z AN a -u NG F -u GA e H G Qi r￣ n( . I siu e o e a s a c 1 n tt t fM t l Re e r h,Th i e eA c d m y o ce c s h n a g 1 0,Chn; eCh n s a e fS in e,S e y n 6 1 1 0 ia 2 Dain Ral y I s i t,Dain 1 2 Chn ) . l i a wa n tt e u l 6 8, ia a 10A b t a t S r iel eo h xr so om ig— e li tek yf co,wh c fe t h o t n r d cii s r c: ev c i ft ee tu in fr n wh e s h e t r f a ih afcstec s d p o u t - a v

t f ON OR y o C F M.F i r fb o e xr s n fr n wh e a d t eme h nc lp o e t so i ee

tM/ r al eo r k n e t i omig— e l n h c a i r p r e f f rn B a e u u o a i dfs u i d Ac o d n o t e d fe e tmir s r c u e n t e s ra e a d i n rs g e t h e tte t n e h is o t de . c r i g t h i r n c o t u t r s i h u f c f n e e m n,t e h a r me t t c n c f n a e t so o m i‘ e li p o e . Iss r ie l e i b u WO a d h l i s a o g a h td a twih t eo i i x r in fr n u g wh e si r v d t e v c i a o tt n a ft m f s me sl n s t a e l t h rg— h lt c n c . a e h i s

K e r: e t so o mi— e l r cu efi r n l ss e tte t e ttc n c y wo ds x r in f r n wh e;fa t r al ea ay i;h r m n eh s u g u a a i

1引言连续挤压方法 ( o t u u x r s n F r n C n i o sE tu i omig n o

热，冷，0℃回火两次，次 2,度为 4油 60每 h硬 2~

4 HRC。挤压轮在工作中受到摩擦扭矩、紧压力 8预、

靴座的压力、应力的联合作用。现场使用情况热

简称 C ONF 能将铝及铜等合金坯料连续地挤 0I M)压成“限长”无的线材、材及各种断面的型材，一管是

表明，挤压铝合金平均寿命只有 2t右，效的其 0左失主要形式是沿径向早期脆性断裂。断口无明显的贝纹线，瓷状，呈是快速扩展的脆性断裂 (图 1。图见 )2是挤压轮破坏的示意图。破坏裂纹源主要产生于

种高质、高效、经济的塑性成形方法。但在生产中常因挤压轮损坏，而降低生产率，使成本提高。改进热处理工艺可有效地提高挤压轮的质量。本工作对挤压轮的失效及其所用 H1 3钢的 M/下组织进行了 B分析，到改进的热处理工艺。得

轮心花键齿根部，径向向边缘处传播。扩展中的沿裂纹在即将到达轮边缘时分叉，部分呈现 Y形，大

直到

裂纹贯穿整个轮子而断裂。可见，压轮的破挤坏主要是由于材料的强韧性不足，纹形成后可快裂速扩展使挤压轮失效。对挤压轮进行金相分析表

2挤压轮的失效分析挤压轮是连续挤压机的主要模具， H1用 3钢( Cr Mo S )造，处理工艺： 0 0真空加 4 5 V1 i制热 12￣收稿日期：0 10 -1修订日期：0 10—8 2 0 -52; 2 0—81作者简介：冬柏 (9 3,,宁营口人，谢 1 7一)男辽中科院金属研究所博士生。

明，由于冷却速度不同，轮子心部为 M/ y组织， B表层为 M组织。可见，据单一 M组织的力学性能，根选用热处理工艺是不合适的。应该在研究不同组织结构 H1钢力学性能的基础上，用能提高材料的 3选强韧性，制裂纹扩展的工艺。抑

导师：王福会研究员

3试验方法

2 2

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谢冬柏，:压轮失效分析及热处理工艺改进等挤

击韧性用 V型缺 E试样。用 Nep o一0型光学显 l oh t 3微镜， AMRAY 1 0 0 B型扫描电子显微镜进行显微组织分析。

4试验结果及分析4 1淬火温度对 H1 . 3钢力学性能的影响

图 3和图 4表明，随淬火温度的升高，抗拉强图 1挤压轮的纵向断口Fi 1 Ap e a eo r cu e o x r so -o m ig wh e g. p arnc ffa t r n e tu in fr n - e l

度、断裂韧性提高，冲击韧性、断面收缩率降低。由 H1钢的 C F曲线可见， 3 T-淬火温度越高，碳化物析出越早，量越多，且由于过冷度增大，转变充数而 M分，中碳及合金元素含量增加。使抗拉强度升 M

部