42CrMo鋼車輪鍛(duan)件在淬火過程中(zhong)的殘余應力研究

我(wo)國目前擁有(you)百(bai)萬(wan)千瓦級核電(dian)站(zhan)環形起重(zhong)機(ji)，其在(zai)核電(dian)站(zhan)設備(bei)安裝及檢(jian)修過程(cheng)中(zhong)起著(zhu)非(fei)常(chang)重(zhong)要的(de)作用，如反應堆壓(ya)力(li)殼及蒸(zheng)汽(qi)發生器等大(da)型部件(jian)的(de)搬(ban)運都(dou)需要起重(zhong)機來完成，起重(zhong)機(ji)車輪及水(shui)平輪(lun)等關鍵(jian)(jian)連接結構(gou)在運行過(guo)程中 受(shou)力相對復雜，環形起(qi)重(zhong)機(ji)(ji)位(wei)于工程安(an)裝(zhuang)和(he)機(ji)(ji)組大修的關鍵(jian)(jian)路(lu)徑上，如果發生(sheng)失效，將引起(qi)放射(she)性物質泄漏(lou)，導致核(he)電(dian)站的重(zhong)大事故(gu)。因此，其對于吊裝(zhuang)定(ding)位(wei)的精(jing)確度(du)、可靠(kao)性和(he)安(an)全性都有很高的要求，所用結構(gou)材料具有高強度(du)的同時(shi)還應(ying)具有良好的塑性和(he)韌性。目前，國內第三(san)代核(he)電(dian)站環形起(qi)重(zhong)機(ji)(ji)用車輪(lun)和(he)水(shui)平輪(lun)鍛(duan)件主要采(cai)用42CrMo耐熱鋼，該鋼屬于中碳低合金結構鋼，具有良好的淬透性、高溫強度及蠕變性能，此外42CrMo耐熱鋼淬火后變形小，調質后綜合力學性能較好。

　　盡管42CrMo耐熱鋼具有許多優點，但應用于核電站環形起重機車輪和水平輪上時經常出現強度與韌性不匹配的問題，即在強度滿足要求的條件下，沖擊性能不能達標，類似此類問題在42CrMo鋼的其他重要零件制造過程中也普遍存在。因此，研究熱處理工藝對42CrMo鋼組織和力學性能的影響具有重要的理論和現實意義。42CrMo鋼在工程中使用狀態通常是調質態，研究表明，熱處理工藝特別是回火熱處理對低合金高強鋼的組織和性能具有顯著影響，是提高低合金高強鋼綜合力學性能的重要手段之一。目前，42CrMo鋼的研究工作主要集中在工藝試驗，旨在制定合適的熱處理制度以滿足材料的使用性能要求，對回火過程中組織演變對力學性能的影響機理的研究也認為水淬熱處理工藝在平衡42CrMo鋼的韌性和強度方面有積極的作用。

　　然而，材(cai)料在進行淬火熱處理過程中，由于結構厚大及復雜(za)等原因，內外(wai)表面及各區域冷卻(que)速率差別明(ming)顯，致使結構溫度分布(bu)不均(jun)勻，進而產生殘余應力。車輪(lun)鍛(duan)件(jian)屬于(yu)厚結(jie)構(gou)，淬(cui)(cui)火(huo)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)外表面與內部冷熱速率差異較大，因此(ci)殘余應力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)存在不(bu)容忽視，淬(cui)(cui)火(huo)殘余應力(li)(li)(li)(li)在車(che)輪中(zhong)(zhong)的(de)(de)分布狀態(tai)需要精確說明。此(ci)外，車(che)輪經過(guo)(guo)鑄造過(guo)(guo)程有(you)可能(neng)產生疏松(song)缺陷，車(che)輪內部結(jie)構(gou)不(bu)均勻(yun)，在淬(cui)(cui)火(huo)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)車(che)輪殘余應力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)分布也(ye)會變得更加復雜，故疏松(song)缺陷對車(che)輪在淬(cui)(cui)火(huo)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)殘余應力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)影響如何，也(ye)急需進一步(bu)闡明。由于(yu)疏松(song)缺陷多位于(yu)結(jie)構(gou)內部，所以很難測得其周圍(wei)應力(li)(li)(li)(li)場，而采用有(you)限元法模擬淬(cui)(cui)火(huo)熱處理過(guo)(guo)程能(neng)夠有(you)效(xiao)地估算其影響范圍(wei)，獲得的(de)(de)車(che)輪淬(cui)(cui)火(huo)件應力(li)(li)(li)(li)場可用于(yu)研究(jiu)車(che)輪失效(xiao)過(guo)(guo)程，是解決其內部裂紋擴展及表層脫落問(wen)題的(de)(de)關鍵步(bu)驟。

　　中國(guo)科學院金屬研究所沈陽材料科學國(guo)家（聯合）實驗(yan)室研究人員針對42CrMo鋼(gang)車(che)輪(lun)內部裂紋及表面剝落問題，進行(xing)了(le)成分(fen)測試(shi)、裂紋宏觀及微觀的觀察和分(fen)析(xi)，建立了(le)無缺陷和含疏(shu)松缺陷的車輪(lun)鍛(duan)件淬火過(guo)(guo)程的熱(re)力學耦合(he)有限(xian)元(yuan)模型，獲(huo)得了車輪(lun)在淬火過(guo)(guo)程中產(chan)生的殘余應力場。結果表明：

　　（1）42CrMo鋼車輪鍛件的疏松缺陷是鍛件內部產生裂紋的主要原因。

　　（2）淬火熱處理導致車輪鍛件疏松區域產生應力集中，淬火殘余應力大值與疏松宏觀尺寸關系不大，相比徑向和軸向，軸向殘余應力約為1300MPa，是裂紋在車輪內部疏松區域萌生并擴展的主要驅動力；在疏松區域內形成的裂紋，經過回火處理后繼續向外擴展的可能性不大。

　　（3）車輪鍛件疏(shu)松缺陷(xian)區域存(cun)在(zai)應力集中，在(zai)內外載荷疊加作(zuo)用下，產生裂紋，并將終導致表面部分脫落(luo)。

          鍛(duan)造車(che)輪(lun)哪家(jia)好？山西定襄永鑫生!

我們只做好鍛件 大型鍛件baibadini.com

文章原(yuan)創如需轉載請注明永鑫(xin)生鍛造廠提供！