本發(fā)明提出了一種低鉻合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥抗剝落測(cè)試方法,涉及抗剝落測(cè)試。
背景技術(shù):
1、隨著冷、熱軋機(jī)向高速化、大型化、高精度方向發(fā)展,對(duì)支承輥的要求也在不斷提高。低鉻合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥以其優(yōu)異的性能和制造工藝,將在未來市場(chǎng)中占據(jù)重要地位。同時(shí),隨著新材料、新工藝的不斷研發(fā)和應(yīng)用,支承輥的性能將進(jìn)一步提升,以滿足更高要求的軋制需求。
2、低鉻合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥是基于特定的低鉻合金材料,通過離心復(fù)合鑄造工藝制造而成的支承輥。它主要用于軋機(jī)中支承工作輥或中間輥,以防止工作輥出現(xiàn)撓曲變形,從而保證板、帶的產(chǎn)量及質(zhì)量。
3、低鉻合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥外層材料為基于9sicr2mo和75cr3nimo合金鑄鋼材料,化學(xué)成分中,c的含量為0.650.9,cr的含量為1.503.50,這些元素可以顯著提高軋輥的耐磨性,mn的含量為0.60~1.2,有助于改善鋼的性能,提高鋼的強(qiáng)度,ni的含量為0.20~1.0,能提高基體強(qiáng)度和基體淬透性,確保鑄態(tài)組織中不出現(xiàn)低硬度的珠光體和鐵素體,mo的含量為0.300.60%,v的含量為0.100.60%,這些元素能提高基體高溫硬度,改善鋼的第二類回火脆性,進(jìn)一步提高淬透性。
4、抗剝落測(cè)試方法通常用于評(píng)估材料在特定環(huán)境下的耐久性和可靠性,特別是在高溫、高壓或者受到物理沖擊的情況下。結(jié)合抗剝落強(qiáng)度、剝落面積以及宏觀與微觀觀察結(jié)果,對(duì)支承輥的抗剝落性能進(jìn)行綜合評(píng)估。
5、然而現(xiàn)有技術(shù)中的抗剝落測(cè)試方法沒有對(duì)對(duì)不同部位進(jìn)行測(cè)試區(qū)分,測(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性不足,不能全面地了解支承輥各個(gè)部分的真實(shí)性能。且現(xiàn)有技術(shù)中無法精確評(píng)估各個(gè)部位的最大承受能力,常常導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中因局部過載而造成故障。不能充分體現(xiàn)涂層與基體材料之間結(jié)合的緊密程度,無法保證支承輥的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要,無法在發(fā)現(xiàn)潛在問題,提前調(diào)整,增加了后期故障發(fā)生的可能性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提出了一種低鉻合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥抗剝落測(cè)試方法,包括如下步驟:
2、s1、制備低鉻合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥不同部位的測(cè)試樣品,對(duì)不同部位的測(cè)試樣品進(jìn)行預(yù)處理;
3、s2、對(duì)預(yù)處理后的不同部位的測(cè)試樣品進(jìn)行壓力測(cè)試,確定不同部位相應(yīng)的極限壓力;
4、s3、利用步驟s2中獲得的不同部位相應(yīng)的極限壓力,測(cè)定低鉻合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥的各部位測(cè)試樣品的涂層粘結(jié)力;
5、s4、將步驟s2獲得的極限壓力提高5%-10%,通過數(shù)值模擬評(píng)價(jià)涂層基材界面剝離情況,判斷粘結(jié)性單元會(huì)失效時(shí)的突破極限壓力。
6、進(jìn)一步地,所述步驟s3中,涂層粘結(jié)力g通過以下式計(jì)算得到:
7、
8、其中,為測(cè)試樣品中涂層的材料的泊松比,ef為彈性模量,b為壓頭接觸長(zhǎng)度,a為壓頭接觸面積,測(cè)試樣品中涂層的厚度t,p為極限壓力,a為印記深度。
9、進(jìn)一步地,所述步驟s2中,在不同的測(cè)試樣品上施加逐漸增加的壓力直到出現(xiàn)印記,記錄下導(dǎo)致印記形成的最小壓力,則為該部位的極限壓力。
10、進(jìn)一步地,將涂層和基體的界面處引入粘結(jié)性單元,通過數(shù)值模擬技術(shù),分析在步驟s2計(jì)算的極限壓力提高5%-10%的過程中涂層基體界面上的應(yīng)力分布,針對(duì)涂層基體結(jié)合界面建立粘結(jié)性演化模型,計(jì)算導(dǎo)致粘結(jié)性單元失效的突破極限壓力大小。
11、進(jìn)一步地,假設(shè)材料為各向同性,粘結(jié)性演化模型由以下方程表示:
12、
13、
14、式中,為界面剝離應(yīng)力;d為粘結(jié)性積累損傷剛度;為剝離位移;為損傷開始時(shí)的臨界位移;k為初始界面剛度;當(dāng)內(nèi)聚力積累損傷剛度d=1時(shí)發(fā)生界面分層;為粘結(jié)性單元完全失效時(shí)的位移。
15、進(jìn)一步地,當(dāng)剝離位移在范圍時(shí),粘結(jié)性單元發(fā)生線彈性變形,粘結(jié)性單元未有損傷,此時(shí)卸載沿原路徑返回原點(diǎn);
16、當(dāng)剝離位移超過臨界位移量,在范圍時(shí),粘結(jié)性單元發(fā)生損傷,并釋放一部分粘結(jié)勢(shì)能,此階段為損傷演化;
17、當(dāng)剝離位移超過,粘結(jié)性單元會(huì)失效發(fā)生斷裂消失,并完全釋放粘結(jié)勢(shì)能:
18、;
19、其中,為損傷開始時(shí)的臨界應(yīng)力。
20、進(jìn)一步地,所述步驟s1中,從低鉻合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥的端部、中部和連接部切割出測(cè)試樣品,并對(duì)樣品進(jìn)行清洗。
21、進(jìn)一步地,所述步驟s2中,實(shí)時(shí)記錄壓頭的壓力p與印記深度a的關(guān)系,生成p-a曲線圖,識(shí)別壓力增加時(shí)印記深度突然加速增長(zhǎng)的拐點(diǎn),標(biāo)記為驟變點(diǎn),記錄每個(gè)部位的驟變點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力,則為不同部位相應(yīng)的極限壓力p。
22、進(jìn)一步地,步驟s2中的所述壓力測(cè)試采用的是vickers硬度測(cè)試或rockwell硬度測(cè)試。
23、相比于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果:
24、1.通過對(duì)不同部位進(jìn)行測(cè)試樣品的制備與預(yù)處理,確保了測(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性,有助于更全面地了解支承輥各個(gè)部分的真實(shí)性能。
25、2.在不同部位進(jìn)行壓力測(cè)試,并確定極限壓力,這使得能夠精確評(píng)估各個(gè)部位的最大承受能力,從而優(yōu)化設(shè)計(jì),防止在實(shí)際應(yīng)用中因局部過載而造成故障。
26、3.通過測(cè)定涂層粘結(jié)力,可以了解涂層與基體材料之間結(jié)合的緊密程度,這對(duì)于保證支承輥的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要,良好的粘結(jié)力意味著在使用過程中不易發(fā)生涂層脫落的情況。
27、4.將極限壓力適當(dāng)提高來進(jìn)行數(shù)值模擬,可以模擬接近實(shí)際工況的極端情況,從而評(píng)估涂層基材界面的剝離風(fēng)險(xiǎn)。這一步驟有助于在設(shè)計(jì)階段就發(fā)現(xiàn)潛在問題,提前進(jìn)行調(diào)整,減少后期故障發(fā)生的可能性。
1.一種低鉻合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥抗剝落測(cè)試方法,其特征在于,包括如下步驟:
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的抗剝落測(cè)試方法,其特征在于,所述步驟s3中,涂層粘結(jié)力g通過以下式計(jì)算得到:
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的抗剝落測(cè)試方法,其特征在于,所述步驟s2中,在不同的測(cè)試樣品上施加逐漸增加的壓力直到出現(xiàn)印記,記錄下導(dǎo)致印記形成的最小壓力,則為該部位的極限壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的抗剝落測(cè)試方法,其特征在于,將涂層和基體的界面處引入粘結(jié)性單元,通過數(shù)值模擬技術(shù),分析在步驟s2計(jì)算的極限壓力提高5%-10%的過程中涂層基體界面上的應(yīng)力分布,針對(duì)涂層基體結(jié)合界面建立粘結(jié)性演化模型,計(jì)算導(dǎo)致粘結(jié)性單元失效的突破極限壓力大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的抗剝落測(cè)試方法,其特征在于,假設(shè)材料為各向同性,粘結(jié)性演化模型由以下方程表示:
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的抗剝落測(cè)試方法,其特征在于,當(dāng)剝離位移在范圍時(shí),粘結(jié)性單元發(fā)生線彈性變形,粘結(jié)性單元未有損傷,此時(shí)卸載沿原路徑返回原點(diǎn);
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的抗剝落測(cè)試方法,其特征在于,所述步驟s1中,從低鉻合金離心復(fù)合鑄鋼支承輥的端部、中部和連接部切割出測(cè)試樣品,并對(duì)樣品進(jìn)行清洗。
8.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的抗剝落測(cè)試方法,其特征在于,所述步驟s2中,實(shí)時(shí)記錄壓頭的壓力p與印記深度a的關(guān)系,生成p-a曲線圖,識(shí)別壓力增加時(shí)印記深度突然加速增長(zhǎng)的拐點(diǎn),標(biāo)記為驟變點(diǎn),記錄每個(gè)部位的驟變點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力,則為不同部位相應(yīng)的極限壓力p。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的抗剝落測(cè)試方法,其特征在于,步驟s2中的所述壓力測(cè)試采用的是vickers硬度測(cè)試或rockwell硬度測(cè)試。