简述滚丝轮材料和失效分析

“金相检验表明，发现两件滚丝轮的淬火组织基本相似。A轮中碳化物的条带状分布明显，这必然导致冲击韧度的降低，断口呈脆性断裂特征；而B轮的硬度较A轮低2HRC，碳化物呈均匀分布，呈塑性断裂特征。 ” 　　滚丝轮是在室温下对金属进行变形加工的一种模具，精度要求较高。在对金属进行滚压加工时，承受很大的周期性挤压力及圆周方向的摩擦力，工作条件较为恶劣，其损坏形式有：磨损、断裂、崩牙。 滚丝轮材料主要为Cr12MoV或者Cr12，也有9SiCr，CrWMn，前者具有高淬透性，红硬性和高耐磨性，后者淬透性较差，使用较少。 　　为了改善钢材组织，提高其韧性，以进一步增加耐磨性，国内外做了大量的研究工作，开发出不少新钢种。 　　如我国的LD、ER5和GM钢等，日本的TCD、AUF11、DC53钢等。 　　滚丝轮制造工艺流程：锻造——退火——粗加工——热处理——磨端面——磨牙。 　　采用滚丝轮加工螺栓外螺纹一般都是大于等于10.9级高强度紧固件，硬度在35～40HRC左右。 　　试验M14×2和M12×1.75螺栓，材料SCM435，少数滚丝轮在螺栓加工数量不足2000件就发生早期失效，多数滚丝轮加工螺栓在4000～6000件，因丝扣疲劳失效而报废。 　　丝扣是受力最大的工作部位，也是截面应力集中之处，故而其在使用中会发生突然出现裂纹或发生破损而失效。 　　选取生产螺栓件数最低“简称A轮”和最高“简称B轮” 滚丝轮进行分析对比。发现A轮中某些丝扣大块崩损，未崩损牙已出现早期损伤。B轮丝扣仅出现破损在1mm内的小块表面剥落，几乎未出现崩损。 　　金相检验表明，发现两件滚丝轮的淬火组织基本相似。A轮中碳化物的条带状分布明显，这必然导致冲击韧度的降低，断口呈脆性断裂特征；而B轮的硬度较A轮低2HRC，碳化物呈均匀分布，呈塑性断裂特征。 　　滚丝轮丝扣的失效形式主要为早期脆断和疲劳剥落，而该两种失效行为除了要求改用材质之外，优先选用DC53（Cr8Mo2SiV）钢，还应改善机械加工工艺，提高丝扣的加工质量，表面粗糙度应小于Ra0.4μm。 　　针对早期脆断是材料韧性不足所造成外，相应提高淬火、回火温度20～30℃，使合金元素充分固溶后在回火时弥散析出，增加二次硬化的能力和提高耐磨性，硬度稳定在61～62HRC，可使滚丝轮的工作寿命稳定在6500件以上。