9Cr2Mo輥套開裂失效分析有哪些原因？

1.輥套的技術要求

9Cr2Mo輥套外形尺寸如圖1所示，熱處理工藝過程：電爐煉鋼→鍛后球化退火→粗加工后調質→工頻淬火，調質硬度為241～286HBW，淬火硬度為53～56HRC，淬硬層深度≥10mm。輥套開裂處如圖2所示，裂紋為縱向延伸，擴展深度很大。

2.理化檢驗

（1）化學成分分析

對材質進行成分分析，結果見附表，實測值中Si稍低于標準值，裂紋試樣中的Cr稍低于標準值、C稍高于標準值，其他基本符合9Cr2Mo化學成分要求。

表1 試樣主要成分分析結果（質量分數）（%）

（2）斷口分析

斷口試樣如圖3所示，斷面平坦，沒有塑性變化顆粒，為脆性開裂。在HITCHI S-3400型掃描電鏡上對開裂面進行微觀形貌分析和能譜分析。微觀形貌如圖4a所示，斷面有一條沿灰色覆蓋物走向的裂紋，由圖4b、4c可看到斷口表面有大量灰色覆蓋物，對此覆蓋物進行能譜分析，結果如圖5所示，斷裂面覆蓋物主要組成元素為O、Fe、C，另外含有Cr、Mo、Si等。

（3）顯微組織分析

從開裂處橫向截取一個試樣，制備成金相試樣，在400倍顯微鏡下觀察結果如圖6所示，由表面組織圖可以看出，該組織為細針狀淬火馬氏體與網狀、粒狀碳化物。由基體組織圖7可以看出，該組織為回火索氏體與粒狀、網狀碳化物。

（4）硬度測試

使用顯微硬度計對試樣進行顯微硬度測試，測試結果表面硬度為55～57HRC，心部硬度為44HRC，淬硬層為18mm。硬度達到技術要求，淬硬層偏深。

3.分析與討論

斷口含有大量鐵的氧化物等，非金屬夾雜嚴重，破壞了集體的整體性和連續性，斷口表面與心部組織中存在大量的粒狀、網狀碳化物，增加了金屬材料的脆性，降低斷裂韌性，淬火過程中加熱時間長，加熱溫度高，淬硬層偏深，形成馬氏體組織應力大，在輥套工作受力時, 在非金屬夾雜處產生裂紋，裂紋沿晶界快速擴展,導致輥套開裂。

4.結語

9Cr2Mo輥套開裂可以通過嚴格控制鋼水的成分和雜質元素的含量，提高鋼水的純凈度。球化退火充分，消除網狀碳化物。表面淬火時，減少上下循環次數，減少加熱時間，控制淬硬層辦法加以解決。