浦 红, 方 政, 刘学华, 牟祖茂, 程志远

(马钢股份有限公司技术中心 轨道交通关键零部件先进制造技术国家地方联合工程中心, 马鞍山 243000)

某厂生产的车轮轧制主辊(以下简称轧辊)在服役不到1 d就发生了径向开裂。轧辊材料为球墨铸钢，轧辊呈环状主要用于车轮踏面轧制，服役时，工作面与红钢接触。

失效轧辊断裂起源于工作面表面，起裂后迅速向内扩展，发生径向开裂。开裂面平坦，表面锈蚀呈红褐色，呈脆性断裂特征，裂纹快速扩展区占开裂面的绝大部分区域。开裂面宏观形貌如图1所示。为查找轧辊的开裂原因，在轧辊开裂处取样进行理化检验分析。

图1 轧辊开裂面宏观形貌Fig.1 Macro morphology of cracking surface of the mill roll

1 理化检验

1.1 取样

在轧辊开裂处取样，对试样进行断口分析、金相检验、化学成分分析、硬度测试，取样示意图如图2所示。在开裂处附近取样进行低倍检验。

图2 对轧辊的取样示意图Fig.2 Sampling diagram of the mill roll

1.2 化学成分分析

轧辊化学成分分析结果见表1，其化学成分与厂家提供的成分存在一定差异，铬、钼元素低于厂家提供的内控标准；硅、磷元素高于厂家提供的内控标准。

表1 轧辊的化学成分(质量分数)Tab.1 Chemical compositions of the mill roll (mass fraction) %

1.3 硬度测试

轧辊近工作面断面硬度平均值为273 HBW，硬度偏软，硬度测试结果见表2。

表2 轧辊近工作面的开裂面的硬度测试结果Tab.2 Hardness test results of cracking surface near working face of the mill roll HBW

1.4 低倍检验

采用质量比为1…1的工业盐酸水溶液浸蚀轧辊横断面低倍试样，观察其低倍形貌，如图3所示。可见轧辊横断面的枝状晶明显，为铸态组织。

图3 轧辊横断面的低倍形貌Fig.3 Macro morphology of transverse section of the mill roll

1.5 断口分析

在轧辊工作面处取样进行扫描电镜(SEM)断口分析，如图4所示。……