雙金屬帶鋸條裂紋分析
雙金屬帶鋸條表面裂紋分析
雙金屬帶鋸條是由高速鋼和合金彈簧鋼經(jīng)真空電子束焊接后,再經(jīng)過(guò)一系列冷、熱加工工序制造的先進(jìn)復合鋸切下料工具.雙金屬帶鋸條是靠張緊于帶鋸床兩個(gè)主、從動(dòng)輪上,作扭轉45°~90°的環(huán)行運動(dòng).在實(shí)際使用中,該雙金屬帶鋸條處于周期性的拉伸、沖擊、彎曲以及扭轉復雜應力狀態(tài),此外,還處于含6%HC-1鋸床切削乳化劑水溶液中,服役條件惡劣,因此要求雙金屬帶鋸條的刃尖切削與耐磨性能好,基體強度與抗疲勞性能高.
今年,雙金屬帶鋸條曾發(fā)生小批量質(zhì)量問(wèn)題,即在基體表面過(guò)早地出現疲勞裂紋.為此,對雙金屬帶鋸條基體表面裂紋的形成原因進(jìn)行了檢測分析.
2 檢測儀器
在德國NEOPHOT21顯微鏡上進(jìn)行表面裂紋宏觀(guān)觀(guān)察,在POLYVAR光學(xué)顯微鏡及其附件Mef3顯微硬度儀上進(jìn)行組織觀(guān)察與顯微硬度測量,在日本JSM25600LV掃描電鏡(SEM)及能譜儀上進(jìn)行斷口形貌觀(guān)察與能譜分析(EDS).
3 檢測結果
雙金屬帶鋸條基體的疲勞斷口形貌觀(guān)察以及能譜分析結果表明,基體表面存在著(zhù)含Mg,Si,Cu和S等元素的Al2O3和Fe2O3復合氧化物夾雜組成的微凹坑,是表面裂紋形成的主要原因.表面微凹坑的產(chǎn)生,可能是基體合金在煉鋼中使用的脫氧劑、保護渣或熱軋過(guò)程中產(chǎn)生的氧化物等夾雜殘留于基體中,隨后冷軋時(shí),由于夾雜物與基體之間熱膨脹系數相差較大以及界面結合力不強,導致變形不協(xié)調,結果在鋼帶表面產(chǎn)生了微凹坑缺陷.微凹坑可以看成微裂紋,可引起局部應力集中.最初,由于微裂紋尺寸小,應力強度因子K低,故微裂紋擴展緩慢.在隨后的鋸切中,由于應力和腐蝕介質(zhì)(主要是水溶液的作用)的聯(lián)合影響,裂紋在以應力腐蝕為主的、腐蝕疲勞機制協(xié)同作用下擴展,相應的斷口形貌特征為沿晶開(kāi)裂.隨著(zhù)裂紋進(jìn)一步擴展,應力強度因子K也隨之增大,應力腐蝕作用相對減弱,腐蝕疲勞機制占主導,相應的斷口形貌特征為沿晶開(kāi)裂向穿晶斷裂方式的過(guò)渡.鋸切試驗表明,裂紋源通常萌生于基體表面,并且疲勞裂紋形核壽命約占雙金屬帶鋸條總使用壽命的55%.由此可見(jiàn),基體表面質(zhì)量是影響雙金屬帶鋸條使用壽命的重要因素之一.
雙金屬帶鋸條是由高速鋼和合金彈簧鋼經(jīng)真空電子束焊接后,再經(jīng)過(guò)一系列冷、熱加工工序制造的先進(jìn)復合鋸切下料工具.雙金屬帶鋸條是靠張緊于帶鋸床兩個(gè)主、從動(dòng)輪上,作扭轉45°~90°的環(huán)行運動(dòng).在實(shí)際使用中,該雙金屬帶鋸條處于周期性的拉伸、沖擊、彎曲以及扭轉復雜應力狀態(tài),此外,還處于含6%HC-1鋸床切削乳化劑水溶液中,服役條件惡劣,因此要求雙金屬帶鋸條的刃尖切削與耐磨性能好,基體強度與抗疲勞性能高.
今年,雙金屬帶鋸條曾發(fā)生小批量質(zhì)量問(wèn)題,即在基體表面過(guò)早地出現疲勞裂紋.為此,對雙金屬帶鋸條基體表面裂紋的形成原因進(jìn)行了檢測分析.
2 檢測儀器
在德國NEOPHOT21顯微鏡上進(jìn)行表面裂紋宏觀(guān)觀(guān)察,在POLYVAR光學(xué)顯微鏡及其附件Mef3顯微硬度儀上進(jìn)行組織觀(guān)察與顯微硬度測量,在日本JSM25600LV掃描電鏡(SEM)及能譜儀上進(jìn)行斷口形貌觀(guān)察與能譜分析(EDS).
3 檢測結果
雙金屬帶鋸條基體的疲勞斷口形貌觀(guān)察以及能譜分析結果表明,基體表面存在著(zhù)含Mg,Si,Cu和S等元素的Al2O3和Fe2O3復合氧化物夾雜組成的微凹坑,是表面裂紋形成的主要原因.表面微凹坑的產(chǎn)生,可能是基體合金在煉鋼中使用的脫氧劑、保護渣或熱軋過(guò)程中產(chǎn)生的氧化物等夾雜殘留于基體中,隨后冷軋時(shí),由于夾雜物與基體之間熱膨脹系數相差較大以及界面結合力不強,導致變形不協(xié)調,結果在鋼帶表面產(chǎn)生了微凹坑缺陷.微凹坑可以看成微裂紋,可引起局部應力集中.最初,由于微裂紋尺寸小,應力強度因子K低,故微裂紋擴展緩慢.在隨后的鋸切中,由于應力和腐蝕介質(zhì)(主要是水溶液的作用)的聯(lián)合影響,裂紋在以應力腐蝕為主的、腐蝕疲勞機制協(xié)同作用下擴展,相應的斷口形貌特征為沿晶開(kāi)裂.隨著(zhù)裂紋進(jìn)一步擴展,應力強度因子K也隨之增大,應力腐蝕作用相對減弱,腐蝕疲勞機制占主導,相應的斷口形貌特征為沿晶開(kāi)裂向穿晶斷裂方式的過(guò)渡.鋸切試驗表明,裂紋源通常萌生于基體表面,并且疲勞裂紋形核壽命約占雙金屬帶鋸條總使用壽命的55%.由此可見(jiàn),基體表面質(zhì)量是影響雙金屬帶鋸條使用壽命的重要因素之一.
