Page 65 - 理化检验-物理分册2023年第十期

张小群, 等: 导电辊辊轴断裂原因

图13 1号试样能谱分析结果

图14 晶界附近能谱分析结果

2 综合分析 3 结语与建议

该断裂辊轴成分符合标准要求, 硬度和力学性 ( 1 )导电辊辊轴发生多源疲劳断裂, 断裂发生
能也符合国家标准要求, 其显微组织为奥氏体+少 在辊截面积急剧变化区域, 且外表面( 焊缝区域) 严
量高温铁素体, 也未见明显异常。 重的晶间腐蚀为疲劳裂纹产生原因。

辊轴断口平坦, 轴周向外表面可见较多台阶条 ( 2 )导电辊工作时处在含有 HF 酸等强腐蚀性
纹, 扩展区微观形貌中疲劳辉纹明显, 为多源疲劳导 的电解液中, 是造成焊缝区域严重晶间腐蚀的外部
致的断裂, 裂纹源均在轴周向的外表面。断口区域 原因。

外表面存在严重的晶间腐蚀, 并形成凹坑, 严重处凹 ( 3 )导电辊焊接热影响区发生“ 敏化” 现象, 这
坑深度约为1.1~1.2mm 。由于该断裂区域位于辊 可能是造成晶间腐蚀的内因。建议从焊接材料和焊

轴和辊筒交界处, 截面积急剧变化导致应力集中, 该 接工艺上进行优化, 并在导电辊每次下线进行辊筒
处的腐蚀坑起到微观缺口的作用, 进一步提高了局 表面修磨和镀层处理时, 关注该焊接区域的腐蚀情
部应力水平, 成为疲劳裂纹的形核位置。 况, 并进行相应的处理。
由于不锈钢焊接过程中热输入量大, 焊接热影 参考文献:
响区可能发生“ 敏化” 现象。奥氏体内过饱和碳元素
会向晶界扩散, 在晶界附近与铬元素结合形成铬的 [ 1 ] 艾晶, 徐时栋, 马瑞杰, 等. 导电辊的结构和电流密度

碳化物, 而铬元素在奥氏体中的扩散速率远小于碳 的分析[ J ] . 冶金设备, 2013 ( 2 ): 35-39.

元素, 晶界附近铬元素得不到补充, 造成奥氏体晶界 [ 2 ] 符寒光, 邢建东, 戴明山, 等. 宝钢电镀锡机组软熔导

[ 4 ] 电辊失效的分析[ J ] . 钢铁研究, 2001 , 29 ( 4 ): 29-32 ,
“ 贫铬” 。晶粒内部与晶界两侧铬元素含量不同,

在腐蚀介质中构成原电池, 晶界作为阳极优先被腐 35.
[ 3 ] 吴连生. 机械装备失效分析图谱[ M ] . 广州: 广东科
蚀。根据委托方信息, 该导电辊工作时处于电解液
技出版社, 1990.
中, 而电解液中含有 HF 酸等强腐蚀性溶液。这两
[ 4 ] 王振明, 李杨.304奥氏体不锈钢护栏断裂失效分析
方面的原因共同造成了该导电辊辊轴与辊筒焊接热
[ J ] . 理化检验( 物理分册), 2019 , 55 ( 11 ): 800-803.
影响区的严重晶间腐蚀。
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