9Cr2Mo辊套开裂失效分析有哪些原因？

1.辊套的技术要求

9Cr2Mo辊套外形尺寸如图1所示，热处理工艺过程：电炉炼钢→锻后球化退火→粗加工后调质→工频淬火，调质硬度为241～286HBW，淬火硬度为53～56HRC，淬硬层深度≥10mm。辊套开裂处如图2所示，裂纹为纵向延伸，扩展深度很大。

2.理化检验

（1）化学成分分析

对材质进行成分分析，结果见附表，实测值中Si稍低于标准值，裂纹试样中的Cr稍低于标准值、C稍高于标准值，其他基本符合9Cr2Mo化学成分要求。

表1 试样主要成分分析结果（质量分数）（%）

（2）断口分析

断口试样如图3所示，断面平坦，没有塑性变化颗粒，为脆性开裂。在HITCHI S-3400型扫描电镜上对开裂面进行微观形貌分析和能谱分析。微观形貌如图4a所示，断面有一条沿灰色覆盖物走向的裂纹，由图4b、4c可看到断口表面有大量灰色覆盖物，对此覆盖物进行能谱分析，结果如图5所示，断裂面覆盖物主要组成元素为O、Fe、C，另外含有Cr、Mo、Si等。

（3）显微组织分析

从开裂处横向截取一个试样，制备成金相试样，在400倍显微镜下观察结果如图6所示，由表面组织图可以看出，该组织为细针状淬火马氏体与网状、粒状碳化物。由基体组织图7可以看出，该组织为回火索氏体与粒状、网状碳化物。

（4）硬度测试

使用显微硬度计对试样进行显微硬度测试，测试结果表面硬度为55～57HRC，心部硬度为44HRC，淬硬层为18mm。硬度达到技术要求，淬硬层偏深。

3.分析与讨论

断口含有大量铁的氧化物等，非金属夹杂严重，破坏了集体的整体性和连续性，断口表面与心部组织中存在大量的粒状、网状碳化物，增加了金属材料的脆性，降低断裂韧性，淬火过程中加热时间长，加热温度高，淬硬层偏深，形成马氏体组织应力大，在辊套工作受力时, 在非金属夹杂处产生裂纹，裂纹沿晶界快速扩展,导致辊套开裂。

4.结语

9Cr2Mo辊套开裂可以通过严格控制钢水的成分和杂质元素的含量，提高钢水的纯净度。球化退火充分，消除网状碳化物。表面淬火时，减少上下循环次数，减少加热时间，控制淬硬层办法加以解决。