作者：黄书林 杨屹 杨刚 兰乔贯穿裂纹cr12mov导辊失效机理元素偏析数值模拟
摘要：目的分析导辊贯穿裂纹萌发和扩展的机理。方法采用扫描电镜和能谱等手段分析贯穿裂纹的裂纹源和扩展区域的显微图像和化学成分,结合X射线衍射仪和维氏硬度仪研究裂纹导辊组织中碳化物的种类及硬度,运用数值模拟分析裂纹扩展过程中的应力情况,分析Cr12Mo V导辊中贯穿裂纹的萌发原因和扩展机理。结果元素偏析是Cr12Mo V导辊贯穿裂纹萌发的主要原因,近表面氧、铬两种元素明显高于裂纹扩展区域,导辊在内应力的作用下分离,在近表面处产生裂缝,形成裂纹源。高硬度共晶碳化物是Cr12Mo V导辊裂纹扩展的主要原因,共晶碳化物主要是（Fe,Cr）7C3型块状颗粒,硬度为1327HV,其周围产生大量微裂纹,并相互连接形成网状而分割机体,在外力的作用下扩展,形成贯穿裂纹。采用扩展有限元法（XFEM）对贯穿裂纹进行模拟仿真,对裂纹扩展应力进行分析,裂纹尖端应力最大,约为裂纹扩展应力的1.5倍;沿裂纹扩展方向,应力先急剧减小,然后呈抛物线型,在导辊径向厚度达最大时存在一个极大值,在导辊上下表面应力最小。结论导辊中合金元素和共晶碳化物对其裂纹的萌发和扩展具有较大影响,裂纹扩展应力场与初始裂纹位置和导辊尺寸直接相关。
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