Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки
Исследованы содержание фаз и распределение напряжений (остаточных и контактных) по
 глубине поверхностного слоя валков холодной прокатки. Материалы исследования использованы
 для объяснения механизма образования отслоений. Отслоение зарождается в зоне
 максимальных растягиваю...
Saved in:
| Published in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Date: | 2001 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2001
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46576 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Механизм возникновения отслоений на поверхности валков
 холодной прокатки / Б.А. Брусиловский, А.Я. Шашко // Проблемы прочности. — 2001. — № 2. — С. 116-122. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860002939348713472 |
|---|---|
| author | Брусиловский, Б.А. Шашко, А.Я. |
| author_facet | Брусиловский, Б.А. Шашко, А.Я. |
| citation_txt | Механизм возникновения отслоений на поверхности валков
 холодной прокатки / Б.А. Брусиловский, А.Я. Шашко // Проблемы прочности. — 2001. — № 2. — С. 116-122. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | Исследованы содержание фаз и распределение напряжений (остаточных и контактных) по
глубине поверхностного слоя валков холодной прокатки. Материалы исследования использованы
для объяснения механизма образования отслоений. Отслоение зарождается в зоне
максимальных растягивающих остаточных напряжений на границе микровключений фаз.
Эволюции отслоения соответствуют четыре стадии: зарождение микротрещин на глубине;
формирование магистральной трещины; стабильное ее развитие и долом. Раскрытию
трещины способствуют напряжения растяжения и распад остаточного аустенита под
влиянием циклических нагрузок прокатки. Снизить вероятность появления отслоений можно
за счет оптимизации режимов термической обработки валков.
Досліджено розподілення фаз та напружень (залишкових і контактних) за
глибиною поверхневого шару валків холодної прокатки. Матеріали дослідження
використано для пояснення механізму утворення відшарувань. Відшарування
зароджується в зоні розтягальних залишкових напружень на
межі мікровключень фаз. Його еволюції відповідають чотири стадії: зародження
на глибині і формування магістральної тріщини, стабільний її розвиток,
долом. Розкриттю тріщини сприяють розтягальні напруження та
розпад залишкового аустеніту під впливом циклічних напружень прокатки.
Знизити ймовірність появи відшарувань можна за рахунок оптимізації режимів
термічної обробки валків.
We investigated phase content and distribution
of stresses (contact and residual) over the
surface layer depth of cold-rolling rollers. The
results of this investigation were applied to
description of the initiation mechanism for
defoliations. A defoliation is initiated in the
zone of maximum tensile residual stresses at
the interface of phase microinclusions.
Defoliation evolution includes four stages:
in-depth nucleation of microcracks,
development of the main crack, its stable
propagation, and final fracture. Crack opening
is enhanced by stresses and structural
breakdown of residual austenite under action of
rolling cycling loads. In order to reduce the
probability of exfoliation initiation, roller heat
treatment modes should be optimized.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:36:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ
РАЗДЕЛ
УДК 621.771.07:621.78.011
Механизм возникновения отслоений на поверхности валков
холодной прокатки
Б. А. Брусиловский, А. Я. Ш аш ко
Донбасская государственная машиностроительная академия, Краматорск, Украина
Исследованы содержание фаз и распределение напряжений (остаточных и контактных) по
глубине поверхностного слоя валков холодной прокатки. Материалы исследования исполь
зованы для объяснения механизма образования отслоений. Отслоение зарождается в зоне
максимальных растягивающих остаточных напряжений на границе микровключений фаз.
Эволюции отслоения соответствуют четыре стадии: зарождение микротрещин на глу
бине; формирование магистральной трещины; стабильное ее развитие и долом. Раскрытию
трещины способствуют напряжения растяжения и распад остаточного аустенита под
влиянием циклических нагрузок прокатки. Снизить вероятность появления отслоений мож
но за счет оптимизации режимов термической обработки валков.
О т с л о е н и я - н а и б о л е е р а с п р о с т р а н е н н ы й д е ф е к т в а л к о в х о л о д н о й п р о
к а т к и . П о с т а т и с т и к е [1 ] о н и я в л я ю т с я п р и ч и н о й п р е ж д е в р е м е н н о г о в ы х о д а
и з с т р о я в а л к о в у ж е н а р а н н е й с т а д и и э к с п л у а т а ц и и .
Т е м а о т с л о е н и й п р о х о д и т ч е р е з м н о г и е р а б о т ы [ 1 - 4 ] . О п и с ы в а я м е х а
н и з м в о з н и к н о в е н и я э т о г о д е ф е к т а , а в т о р ы п р и д е р ж и в а ю т с я т о ч к и з р е н и я ,
в п е р в ы е в ы с к а з а н н о й Н . А . К у к л о [2 ] н а о с н о в а н и и а н а л и з а м и к р о р е л ь е ф а
м н о г о ч и с л е н н ы х о с к о л к о в , о т с л о и в ш и х с я о т в а л к о в . О д н а к о в м о д е л и К у к л о
и м е е т с я н е д о с т а т о к : п р и р а с с м о т р е н и и э в о л ю ц и и д е ф е к т а б е з в н и м а н и я
о с т а ю т с я т а к и е ф а к т о р ы , к а к н а п р я ж е н н о е с о с т о я н и е и ф а з о в ы й с о с т а в ,
с о в м е с т н о е в л и я н и е к о т о р ы х и м о ж е т о к а з а т ь с я р е ш а ю щ и м .
Ц е л ь р а б о т ы - о б ъ я с н е н и е м е х а н и з м а з а р о ж д е н и я и р а з в и т и я о т с л о е н и й
п р и э к с п л у а т а ц и и в а л к о в х о л о д н о й п р о к а т к и н а о с н о в а н и и и с с л е д о в а н и й
о с о б е н н о с т е й р а с п р е д е л е н и я п о г л у б и н е п о в е р х н о с т н о г о с л о я ф а з о в о г о с о
с т а в а , о с т а т о ч н ы х н а п р я ж е н и й и н а п р я ж е н и й , в о з н и к а ю щ и х п р и п р о к а т к е .
С р а з у ж е о г о в о р и м с я , ч т о п р и а н а л и з е п р и ч и н , п р и в о д я щ и х к п о я в л е
н и ю о т с л о е н и й , и з р а с с м о т р е н и я з а в е д о м о и с к л ю ч а л и с ь э к с т р е м а л ь н о - к а т а
с т р о ф и ч е с к и е в а р и а н т ы , с в я з а н н ы е с г р у б е й ш и м и н а р у ш е н и я м и т е х н о л о г и и
и з г о т о в л е н и я и э к с п л у а т а ц и и в а л к о в .
О б ъ е к т о м и с с л е д о в а н и я я в л я л с я н о в ы й н а т у р н ы й в а л о к п р о и з в о д с т в а
З А О “ Н о в о - К р а м а т о р с к и й м а ш и н о с т р о и т е л ь н ы й з а в о д ” ( д и а м е т р б о ч к и 5 0 0
и д л и н а 1 6 8 0 м м ) и з с т а л и 9 Х 2 М Ф , с о д е р ж а щ е й ( % ) 0 ,9 0 С ; 1 ,9 0 С г ; 0 ,2 5
М о ; 0 ,1 5 V ; 0 ,2 5 Б1; 0 ,2 0 М п .
О с т а т о ч н ы е н а п р я ж е н и я ( с у м м а т а н г е н ц и а л ь н о й и о с е в о й с о с т а в л я ю
щ и х ) о п р е д е л я л и р е н т г е н о г р а ф и ч е с к и п о м е т о д и к е [5 ] , и с п о л ь з у я з о н д и
р у ю щ и е о т в е р с т и я и н а п л а в л е н н ы е д а т ч и к и .
© Б. А. БРУСИЛОВСКИЙ, А. Я. ШАШКО, 2001
116 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, N 2
М еханизм возникновения отслоений
П р и п о с т р о е н и и э п ю р к о н т а к т н ы х н а п р я ж е н и й ( в з о н е к о н т а к т а р а б о
ч е г о и о п о р н о г о в а л к о в ) и с п о л ь з о в а л и с ь р е к о м е н д а ц и и , п р и в е д е н н ы е в р а
б о т а х [3 , 4 ] . С у т ь м е т о д и к и о п р е д е л е н и я г л а в н ы х н о р м а л ь н ы х н а п р я ж е н и й
о х , о у , о 2 и г л а в н о г о т а н г е н ц и а л ь н о г о н а п р я ж е н и я т т а х с в о д и т с я к р а с
ч е т н ы м д е й с т в и я м п о п р и б л и ж е н н ы м и з в е с т н ы м ф о р м у л а м [4 ] , к о т о р ы е
о с н о в а н ы н а т е о р и и Г е р ц а - Б е л я е в а о с ж а т и и д в у х г л а д к и х ц и л и н д р о в б е с
к о н е ч н о й д л и н ы и э н е р г е т и ч е с к о й т е о р и и ф о р м о и з м е н е н и я .
Д л я и с с л е д о в а н и я ф а з о в о г о с о с т а в а и з п о в е р х н о с т н о г о с л о я в а л к а
э л е к т р о и с к р о в ы м с п о с о б о м в ы р е з а л и о б р а з е ц в в и д е п р я м о у г о л ь н о г о п а р а л
л е л е п и п е д а р а з м е р о м 5 0 X 2 0 X 1 0 м м . В р а з н ы х т о ч к а х о б р а з ц а в н а п р а в
л е н и и , к о т о р о е с о о т в е т с т в о в а л о р а д и а л ь н о м у н а п р а в л е н и ю в а л к а , м е т о д а м и
п р и к л а д н о г о р е н т г е н о с т р у к т у р н о г о а н а л и з а [ 6 - 8 ] о п р е д е л я л и к о л и ч е с т в о
о с т а т о ч н о г о а у с т е н и т а , ц е м е н т и т а и г р а ф и т а . С и с т е м у о б н а р у ж е н и я ф а з
н и з к и х с о д е р ж а н и й и с п о л ь з о в а л и д л я и д е н т и ф и к а ц и и к а р б и д н ы х ф а з [9 ] . В
э т и х ж е т о ч к а х о п р е д е л я л и т в е р д о с т ь п о Р о к в е л л у .
А н а л и з р а с п р е д е л е н и я т в е р д о с т и п о г л у б и н е п о в е р х н о с т н о г о с л о я п о
з в о л и л у т о ч н и т ь г е о м е т р и ч е с к и е п а р а м е т р ы з а к а л е н н о г о с л о я и у ч а с т к а
п е р е х о д н о й з о н ы о т з а к а л е н н о г о с л о я к н е з а к а л е н н о м у ( р и с . 1 ). П е р в ы й
р а с п р о с т р а н я л с я н а г л у б и н у 1 0 м м , в т о р о й - д о 3 5 м м .
Н№
50
40
30
20
10
° 5 Ю 15 20 25 30 35Ъ,мм
Рис. 1. Распределение твердости НЯС по глубине к поверхностного слоя валка.
Н а р и с . 2 п р и в е д е н ы к р и в ы е , х а р а к т е р и з у ю щ и е о с о б е н н о с т и р а с п р е
д е л е н и я ф а з в п о в е р х н о с т н о м с л о е в а л к а . Э к с т р е м а л ь н ы е з н а ч е н и я с о д е р
ж а н и я о с т а т о ч н о г о а у с т е н и т а о б н а р у ж и в а л и д в а ж д ы : в з а к а л е н н о м с л о е и
п е р е х о д н о й з о н е . И х п р о и с х о ж д е н и е д о с т а т о ч н о п о д р о б н о о п и с а н о в [6 ] .
М а к с и м у м з а к а л е н н о г о с л о я ( 2 0 % ) с о о т в е т с т в у е т н и з к о у г л е р о д и с т о й м о д и
ф и к а ц и и , м а к с и м у м п е р е х о д н о й з о н ы ( 1 6 % ) - в ы с о к о у г л е р о д и с т о й .
Н а п о в е р х н о с т и о п ы т н о г о в а л к а о б н а р у ж и в а е т с я 2 % к а р б и д а ц е м е н -
т и т н о г о т и п а . П о м е р е п р о д в и ж е н и я в г л у б и н у е г о к о л и ч е с т в о н а р а с т а е т и
д о с т и г а е т н а и б о л ь ш е г о з н а ч е н и я в п е р е х о д н о й з о н е . Э т о т м а к с и м у м я в л я
е т с я с л е д с т в и е м в ы п а д е н и я п р о б е й н и т н о г о ц е м е н т и т а п р и р е а л и з а ц и и п р о
м е ж у т о ч н о г о п р е в р а щ е н и я [7 ] . Е г о п о л о ж е н и ю с о о т в е т с т в у е т т о ч к а п е р е
г и б а н а к р и в о й р а с п р е д е л е н и я т в е р д о с т и ( р и с . 1 ). В п о в е р х н о с т н о м с л о е
в а л к а б ы л и и д е н т и ф и ц и р о в а н ы д р у г и е к а р б и д ы : г - к а р б и д , к а р б и д ы в а н а д и я
и м о л и б д е н а в з а к а л е н н о м с л о е ; к а р б и д х р о м а , к а р б и д ы в а н а д и я и м о л и б
д е н а в п е р е х о д н о й з о н е . С у м м а р н о е и х к о л и ч е с т в о - д о 1 % .
0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 2 117
Б. А. Брусиловский, А. Я. Ш ашко
20
16
11
8
4
0,25 о
0,05
о
О 5 10 15 20 25 30 Ъ,мм
Рис. 2. Распределение содержания фазы Р по глубине Н поверхностного слоя опытного валка
холодной прокатки: 1 - остаточный аустенит; 2 - карбид цементитного типа; 3 - графит.
О т м е т и м т а к ж е п р и с у т с т в и е в х р о м с о д е р ж а щ е й в а л к о в о й с т а л и г р а ф и т
н ы х о б р а з о в а н и й : в з а к а л е н н о м с л о е - 0 ,1 0 % , в п е р е х о д н о й з о н е - 0 ,2 2 % .
Т а к и м о б р а з о м , п о в е р х н о с т н ы й с л о й в а л к а х о л о д н о й п р о к а т к и - э т о
с л о ж н а я м н о г о ф а з н а я с и с т е м а , к о т о р а я п о м и м о н е и з б е ж н ы х н е м е т а л л и ч е с
к и х в к л ю ч е н и й с о д е р ж и т в м а т р и ц е и д р у г и е ф а з ы : д в е м о д и ф и к а ц и и
о с т а т о ч н о г о а у с т е н и т а , ц е м е н т и т , ч е т ы р е т и п а с п е ц к а р б и д о в и г р а ф и т .
Э п ю р а р а с п р е д е л е н и я о с т а т о ч н ы х н а п р я ж е н и й п р и в е д е н а н а р и с . 3 . И з
э п ю р ы с л е д у е т , ч т о з а к а л е н н ы й с л о й о п ы т н о г о в а л к а н а х о д и т с я п о д д е й с т
в и е м д о с т а т о ч н о в ы с о к и х н а п р я ж е н и й с ж а т и я ( д о 6 0 0 М П а ) . С н и ж е н и е и х
у р о в н я н а п о в е р х н о с т и в а л к а - р е з у л ь т а т в л и я н и я р а с т я г и в а ю щ и х н а п р я
ж е н и й , н е и з б е ж н ы х п р и ш л и ф о в к е . Д л я п е р е х о д н о й з о н ы х а р а к т е р е н о с т р о
н а п р а в л е н н ы й р а с т я г и в а ю щ и й п и к ( д о 5 0 0 М П а ) , н а с м е н у к о т о р о м у с н о в а
п р и х о д я т о с т а т о ч н ы е н а п р я ж е н и я с ж а т и я .
Р а с п р е д е л е н и е г л а в н ы х н о р м а л ь н ы х н а п р я ж е н и й о х , о у , о 2 , в о з н и к а
ю щ и х п р и к о н т а к т е р а б о ч е г о и о п о р н о г о в а л к о в , п р е д с т а в л е н о н а р и с . 4 . В
п л о с к о с т и с и м м е т р и и , п р о х о д я щ е й ч е р е з л и н и ю с о п р и к о с н о в е н и я э т и х в а л
к о в , о н и п р и н и м а ю т м а к с и м а л ь н ы е з н а ч е н и я . А н а л и з р а с п р е д е л е н и я п о к а
з ы в а е т , ч т о п о в е р х н о с т н ы й с л о й в з о н е к о н т а к т а н а х о д и т с я п о д д е й с т в и е м
в ы с о к и х н а п р я ж е н и й с ж а т и я , з н а ч е н и я к о т о р ы х б ы с т р о з а т у х а ю т п о м е р е
п р о д в и ж е н и я в г л у б и н у . К т а к о м у ж е з а к л ю ч е н и ю п р и в о д и т а н а л и з р а с
п р е д е л е н и я м а к с и м а л ь н ы х к а с а т е л ь н ы х н а п р я ж е н и й т т а х в з о н е к о н т а к т а .
О н и т а к ж е я в л я ю т с я с ж и м а ю щ и м и с э к с т р е м а л ь н ы м з н а ч е н и е м 4 6 0 М П а н а
р а с с т о я н и и 5 м м о т п о в е р х н о с т и .
П р и э к с п л у а т а ц и и в п о в е р х н о с т н о м с л о е р а б о ч е г о в а л к а н е п р е р ы в н о
и з м е н я ю т с я н а г р у з о ч н о - р а з г р у з о ч н ы е с и т у а ц и и . Е с л и в в е р т и к а л ь н о й о с е в о й
п л о с к о с т и в м е с т а х с о п р и к о с н о в е н и я с о п о р н ы м в а л к о м и п р о к а т ы в а е м о й
л е н т о й э т о к о н т а к т н о е с ж а т и е , т о в г о р и з о н т а л ь н о й о с е в о й п л о с к о с т и д е й
с т в у ю т р а с т я г и в а ю щ и е н а г р у з к и . З а п о л н ы й о б о р о т р а б о ч е г о в а л к а п р о
118 НБЫ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 2
М еханизм возникновения отслоений
и с х о д и т ч е т ы р е х к р а т н а я с м е н а н а е г о п о в е р х н о с т и з н а к а н а г р у з к и . О т м е т и м ,
о д н а к о , ч т о н е с м о т р я н а ц и к л и ч е с к о е к о н т а к т н о е н а г р у ж е н и е , н а п о в е р х
н о с т и с о х р а н я ю т с я с у м м а р н ы е н а п р я ж е н и я с ж а т и я . О с т а т о ч н ы е н а п р я ж е н и я
с ж а т и я б л а г о п р и я т н о в л и я ю т н а с о п р о т и в л е н и е у с т а л о с т и [3 ] , т о р м о з я т
н а к о п л е н и е у с т а л о с т н ы х и з м е н е н и й в з а к а л е н н о м с л о е .
Р е з у л ь т а т ы и с с л е д о в а н и я б ы л и и с п о л ь з о в а н ы д л я о б ъ я с н е н и я м е х а н и з
м а о б р а з о в а н и я о т с л о е н и й .
О 5 10 15 20 25 30 Ъ ,т О 5 10 15 20 25 30 1п,т
Рис. 3. Распределение остаточных напряжений о по глубине Н поверхностного слоя опыт
ного валка.
Рис. 4. Распределение контактных напряжений о и т по глубине Н поверхностного слоя
валков холодной прокатки: ох, о у, о 2 - главные нормальные напряжения; т тах - макси
мальное касательное напряжение.
П р и н ц и п и а л ь н ы м я в л я е т с я в о п р о с о м е с т е з а р о ж д е н и я о т с л о е н и я . П о
м н е н и ю Н . А . К у к л о [2 ] , о т с л о е н и е з а р о ж д а е т с я н а п о в е р х н о с т и в а л к а .
П е р в и ч н а я м и к р о т р е щ и н а п о я в л я е т с я н а п о в е р х н о с т и и л и в н е п о с р е д с т
в е н н о й б л и з о с т и о т н е е , н а г л у б и н е 0 , 2 - 0 , 3 м м . В д а л ь н е й ш е м т р е щ и н а
р а с п р о с т р а н я е т с я ч е р е з з а к а л е н н ы й с л о й д о н е к о т о р о й к р и т и ч е с к о й г л у б и н ы
( 7 - 1 7 м м ) , а з а т е м е е р а з в и т и е в г л у б и н у п р е к р а щ а е т с я , н а п р а в л е н и е р а с п р о
с т р а н е н и я и з м е н я е т с я в с т о р о н у п о в е р х н о с т и .
С н а ш е й т о ч к и з р е н и я , т а к о й м е х а н и з м з а р о ж д е н и я и р а з в и т и я о т с л о
е н и й м а л о в е р о я т е н . М а т е р и а л ы н а с т о я щ е г о и с с л е д о в а н и я с в и д е т е л ь с т в у ю т о
с у щ е с т в о в а н и и в з а к а л е н н о м с л о е р а б о ч и х в а л к о в д о с т а т о ч н о в ы с о к и х н а
п р я ж е н и й с ж а т и я , з н а ч и т е л ь н о е п е р е р а с п р е д е л е н и е к о т о р ы х в о з м о ж н о в
р е з у л ь т а т е и л и м н о г о к р а т н ы х п е р е ш л и ф о в о к , и л и п о я в л е н и я н а п о в е р х н о с т и
с е р ь е з н ы х м а к р о п о в р е ж д е н и й . М и к р о т р е щ и н ы , п о я в и в ш и е с я п о д в л и я н и е м
м е с т н о й п е р е г р у з к и ( “ н а д а в ы ” ) и л и п о д в л и я н и е м п е р е ш л и ф о в к и ( “ п р и -
ж о г и ” ) , л о к а л и з у ю т с я в п о л е в ы с о к и х с ж и м а ю щ и х н а п р я ж е н и й , н е п о л у ч а я
д а л ь н е й ш е г о р а з в и т и я .
0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 2 119
Б. А. Брусиловский, А. Я. Шашко
К а р т и н а р а с п р е д е л е н и я о с т а т о ч н ы х н а п р я ж е н и й в п о в е р х н о с т н о м с л о е
м о ж е т и з м е н я т ь с я п о д в л и я н и е м м н о г о к р а т н ы х п е р е ш л и ф о в о к . В ы ш е б ы л о
п о к а з а н о ( р и с . 3 ) , ч т о в з о н е д е й с т в и я ш л и ф о в а л ь н о г о к р у г а в о з н и к а ю т
р а с т я г и в а ю щ и е н а п р я ж е н и я , с н и ж а ю щ и е у р о в е н ь с ж а т и я н а 2 0 . . . 3 0 % . Э ф
ф е к т м о ж е т с т а т ь п о - о с о б о м у з а м е т н ы м п о с л е м н о г о к р а т н ы х п е р е ш л и ф о в о к
и з а й т и т а к д а л е к о , ч т о н а п о в е р х н о с т и и з м е н и т с я з н а к н а п р я ж е н и й . В э т о м
с л у ч а е л ю б а я п о в е р х н о с т н а я м и к р о т р е щ и н а м о ж е т п о л у ч и т ь д а л ь н е й ш е е
р а з в и т и е , и з а р о ж д е н и е о т с л о е н и я м о ж е т п р о и с х о д и т ь п о с х е м е К у к л о .
С у щ е с т в у е т и д р у г о й а р г у м е н т , п о д т в е р ж д а ю щ и й м а л у ю в е р о я т н о с т ь
п о я в л е н и я о ч а г о в р а з р у ш е н и я н а п о в е р х н о с т и р а б о ч е г о в а л к а . И з в е с т н о [ 1 0 ] ,
ч т о п л а с т и ч е с к а я д е ф о р м а ц и я п р е д ш е с т в у е т в с я к о м у р а з р у ш е н и ю , в т о м
ч и с л е х р у п к о м у . З а к а л е н н ы й с л о й с п о в ы ш е н н о й т в е р д о с т ь ю и п о ч т и о т с у т
с т в у ю щ и м р е с у р с о м п л а с т и ч н о с т и м а л о п е р с п е к т и в е н д л я з а р о ж д е н и я о ч а
г о в р а з р у ш и т е л ь н о г о п р о ц е с с а .
Н а н а ш в з г л я д , о ч а г р а з р у ш е н и я з а р о ж д а е т с я в з о н е р а с п о л о ж е н и я
р а с т я г и в а ю щ е г о п и к а о с т а т о ч н ы х н а п р я ж е н и й ( р и с . 3 ) , н а к о т о р у ю р а с
п р о с т р а н я ю т е щ е с в о е в л и я н и е к о н т а к т н ы е н а п р я ж е н и я о х и т т а х ( р и с . 4 ) .
В з о н е с у щ е с т в у е т д о с т а т о ч н о э ф ф е к т и в н ы й р е ж и м ц и к л и ч е с к и х н а г р у з о к ,
с п о с о б н ы й и н и ц и и р о в а т ь в о з н и к н о в е н и е у с т а л о с т н о г о р а з р у ш е н и я . О т м е
т и м т а к ж е , ч т о п о м и м о р а с т я г и в а ю щ е г о п и к а , с п о с о б с т в у ю щ е г о р а с к р ы т и ю
т р е щ и н , в п е р е х о д н о й з о н е е с т ь м а к с и м а л ь н о е к о л и ч е с т в о ф а з ( р и с . 2 ) ,
с к о п л е н и я в к л ю ч е н и й , к а ж д о е и з к о т о р ы х я в л я е т с я п о т е н ц и а л ь н ы м о ч а г о м
р а з р у ш е н и я .
М е х а н и з м з а р о ж д е н и я и р а з в и т и я о т с л о е н и й , к а к п о л а г а е м , п р о т е к а е т в
ч е т ы р е с т а д и и .
Н а п е р в о й с т а д и и ( и н к у б а ц и о н н ы й п е р и о д ) в п е р е х о д н о й з о н е п о д
д е й с т в и е м ц и к л и ч е с к и х н а г р у з о к н а к а п л и в а ю т с я д и с л о к а ц и и у м и к р о в к л ю
ч е н и й . Р о л ь г р а ф и т н ы х в к л ю ч е н и й о с о б о п о д ч е р к н у т а в р а б о т е [8 ] . Т р е
щ и н ы з а р о ж д а ю т с я п о м е х а н и з м у З и н е р а - С т р о [1 0 ] . И х р а з в и т и е м о ж е т
п р о и с х о д и т ь п о с х е м е О р о в а н а и л и б л а г о д а р я с л и я н и ю п о л о с с к о л ь ж е н и я п о
с х е м е О р л о в а в р е з у л ь т а т е б л о к и р о в к и д и с л о к а ц и й у п р е п я т с т в и й [1 0 ] .
Н а в т о р о й с т а д и и п р о и с х о д и т с л и я н и е , у к р у п н е н и е д и с л о к а ц и о н н ы х
т р е щ и н , в р е з у л ь т а т е ч е г о ф о р м и р у е т с я м а г и с т р а л ь н а я т р е щ и н а . Р а з в и т и ю
п р о ц е с с а с п о с о б с т в у ю т д в а ф а к т о р а : р а с т я г и в а ю щ и е о с т а т о ч н ы е н а п р я ж е
н и я и р а с п а д о с т а т о ч н о г о а у с т е н и т а . Е г о р о л ь п о д ч е р к н у т а в о м н о г и х
р а б о т а х [ 1 - 4 ] . О д н а к о в з а к а л е н н о м с л о е р а с п а д о с т а т о ч н о г о а у с т е н и т а
п о д а в л я е т с я в ы с о к и м и с ж и м а ю щ и м и н а п р я ж е н и я м и . Ч т о к а с а е т с я п е р е х о д
н о й з о н ы , т о р а с т я г и в а ю щ и й п и к с о з д а е т р е ж и м “ м а к с и м а л ь н о г о б л а г о
п р и я т с т в о в а н и я ” д л я р а с п а д а в ы с о к о у г л е р о д и с т о й м о д и ф и к а ц и и э т о й ф а з ы .
П о я в л я ю т с я п р о д у к т ы р а с п а д а с у в е л и ч е н н ы м о б ъ е м о м . О н и “ р а з д а ю т ” б е й -
н и т н о - м а р т е н с и т н у ю м а т р и ц у , с п о с о б с т в у я т е м с а м ы м р а з в и т и ю р а з р у ш е
н и я . У б е р е г о в м а г и с т р а л ь н о й т р е щ и н ы м о г у т з а р о ж д а т ь с я о т в е т в л е н и я -
м и к р о т р е щ и н ы в т о р о г о п о р я д к а .
Н а т р е т ь е й с т а д и и и д е т п р о ц е с с с т а б и л ь н о г о , а в т о м о д е л ь н о г о р а з в и т и я
о т с л о е н и я . Ф о р м и р у е т с я с т у п е н ч а т о - б о р о з д ч а т ы й р е л ь е ф п о л о с т и м а г и с т
р а л ь н о й т р е щ и н ы . О п у с к а я м е х а н и з м ы з а р о ж д е н и я с т у п е н е к и б о р о з д ( о н и
120 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 2
М еханизм возникновения отслоений
достаточно подробно описаны в [1-4, 10]), отметим, однако, что кинети
ческие параметры распространения трещины зависят прежде всего от режи
ма прокатки.
Для четвертой, завершающей стадии характерно нестабильное, уско
ренное развитие дефекта. Происходит так называемый долом, и от валка
отделяется осколок.
Долому предшествует вздутие поверхности валка, легко обнаружива
емое при перешлифовке. Фотографии вздутий приведены в работе [1].
Осколки имеют толщину 7-17 мм [1-4] и четко выраженный на этой глубине
эпицентр разрушения. Эти факторы могут служить дополнительными аргу
ментами в пользу изложенных представлений о “глубинном” механизме
зарождения отслоений.
Материалы исследования позволяют сформулировать рекомендации, ко
торые могут оказаться полезными при разработке мер по снижению веро
ятности образования отслоений. Не преумаляя роли технологии прокатки,
отметим все же особую значимость совершенствования технологии терми
ческой обработки.
Закалка и отпуск должны обеспечивать:
наименьший уровень растягивающего пика остаточных напряжений в
переходной зоне, рассредоточение зоны растяжения и смещение ее на боль
шую глубину;
наименьшее количество остаточного аустенита в поверхностном слое
вплоть до изготовления безаустенитных валков;
увеличение общей глубины закаленного слоя и переходной зоны.
Р е з ю м е
Досліджено розподілення фаз та напружень (залишкових і контактних) за
глибиною поверхневого шару валків холодної прокатки. Матеріали дослід
ження використано для пояснення механізму утворення відшарувань. Від
шарування зароджується в зоні розтягальних залишкових напружень на
межі мікровключень фаз. Його еволюції відповідають чотири стадії: зарод
ження на глибині і формування магістральної тріщини, стабільний її роз
виток, долом. Розкриттю тріщини сприяють розтягальні напруження та
розпад залишкового аустеніту під впливом циклічних напружень прокатки.
Знизити ймовірність появи відшарувань можна за рахунок оптимізації режи
мів термічної обробки валків.
1. Трейгер Е. И., П риходько В. П . Повышение качества и эксплуата
ционной стойкости валков листовых станов. - М.: Металлургия, 1988.
- 193 с.
2. К укло Н. А . О механизме возникновения отслоений на поверхности
валков холодной прокатки // Сталь. - 1964. - № 6. - С. 544 - 547.
3. П олухин В. П., Н иколаев В. А., Ш ульм ан П. Т. и др. Надежность и
долговечность валков холодной прокатки. - М.: Металлургия, 1971. -
503 с.
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 2 121
Б. А. Брусиловский, А. Я. Шашко
4 . Трет ьяков А. В., Г арбер Э. А . Р а с ч е т и и с с л е д о в а н и е в а л к о в х о л о д н о й
п р о к а т к и . - М .: М а ш и н о с т р о е н и е , 1 9 6 6 . - 1 7 8 с .
5 . Б русиловский Б. А., И ванов Ф. И . П р и м е н е н и е м е т о д а н а п л а в л е н н ы х
д а т ч и к о в д л я о п р е д е л е н и я о с т а т о ч н ы х н а п р я ж е н и й в з а к а л е н н о м с л о е
к р у п н о г а б а р и т н ы х и з д е л и й / / З а в о д . л а б . - 1 9 6 3 . - № 7 . - С . 8 2 1 - 8 2 4 .
6 . Б русиловский Б. А., Заика В. Н., П искарева Т. Н . И с с л е д о в а н и е о с т а
т о ч н о г о а у с т е н и т а в п о в е р х н о с т н о м с л о е в а л к о в х о л о д н о й п р о к а т к и / /
Ф и з и к а м е т а л л о в и м е т а л л о в е д е н и е . - 1 9 8 9 . - 6 7 , в ы п . 5 . - С . 1 1 3 4 -
1 1 3 7 .
7 . Б русиловский Б. А., Ш аш ко А. Я . И с с л е д о в а н и е к а р б и д а ц е м е н т и т н о г о
т и п а в п о в е р х н о с т н о м с л о е в а л к о в х о л о д н о й п р о к а т к и / / М е т а л л о
в е д е н и е и т е р м . о б р а б . м е т а л л о в . - 1 9 9 2 . - № 1 1 . - С . 2 - 4 .
8 . Б русиловский Б. А., Ф ельдм ан В. Е . Г р а ф и т н ы е в к л ю ч е н и я в п о в е р х
н о с т н о м с л о е в а л к о в х о л о д н о й п р о к а т к и / / С т а л ь . - 1 9 9 3 . - № 6 . - С . 5 9
- 6 1 .
9 . Б русиловский Б. А., Х ает Л. Г . Р е н т г е н о в с к и й к а ч е с т в е н н ы й ф а з о в ы й
а н а л и з ф а з н и з к и х к о н ц е н т р а ц и й / / З а в о д . л а б . - 1 9 9 2 . - № 9 . - С . 3 4 -
3 7 .
1 0 . И ванова В. С. Р а з р у ш е н и е м е т а л л о в . - М .: М е т а л л у р г и я , 1 9 7 9 . - 1 6 7 с.
Поступила 07. 09. 99
122 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2001, № 2
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-46576 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:36:57Z |
| publishDate | 2001 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Брусиловский, Б.А. Шашко, А.Я. 2013-06-30T21:16:42Z 2013-06-30T21:16:42Z 2001 Механизм возникновения отслоений на поверхности валков
 холодной прокатки / Б.А. Брусиловский, А.Я. Шашко // Проблемы прочности. — 2001. — № 2. — С. 116-122. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46576 621.771.07:621.78.011 Исследованы содержание фаз и распределение напряжений (остаточных и контактных) по
 глубине поверхностного слоя валков холодной прокатки. Материалы исследования использованы
 для объяснения механизма образования отслоений. Отслоение зарождается в зоне
 максимальных растягивающих остаточных напряжений на границе микровключений фаз.
 Эволюции отслоения соответствуют четыре стадии: зарождение микротрещин на глубине;
 формирование магистральной трещины; стабильное ее развитие и долом. Раскрытию
 трещины способствуют напряжения растяжения и распад остаточного аустенита под
 влиянием циклических нагрузок прокатки. Снизить вероятность появления отслоений можно
 за счет оптимизации режимов термической обработки валков. Досліджено розподілення фаз та напружень (залишкових і контактних) за
 глибиною поверхневого шару валків холодної прокатки. Матеріали дослідження
 використано для пояснення механізму утворення відшарувань. Відшарування
 зароджується в зоні розтягальних залишкових напружень на
 межі мікровключень фаз. Його еволюції відповідають чотири стадії: зародження
 на глибині і формування магістральної тріщини, стабільний її розвиток,
 долом. Розкриттю тріщини сприяють розтягальні напруження та
 розпад залишкового аустеніту під впливом циклічних напружень прокатки.
 Знизити ймовірність появи відшарувань можна за рахунок оптимізації режимів
 термічної обробки валків. We investigated phase content and distribution
 of stresses (contact and residual) over the
 surface layer depth of cold-rolling rollers. The
 results of this investigation were applied to
 description of the initiation mechanism for
 defoliations. A defoliation is initiated in the
 zone of maximum tensile residual stresses at
 the interface of phase microinclusions.
 Defoliation evolution includes four stages:
 in-depth nucleation of microcracks,
 development of the main crack, its stable
 propagation, and final fracture. Crack opening
 is enhanced by stresses and structural
 breakdown of residual austenite under action of
 rolling cycling loads. In order to reduce the
 probability of exfoliation initiation, roller heat
 treatment modes should be optimized. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Производственный раздел Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки Mechanism of Exfoliation Initiation on the Surface of Cold-Rolling Rollers Article published earlier |
| spellingShingle | Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки Брусиловский, Б.А. Шашко, А.Я. Производственный раздел |
| title | Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки |
| title_alt | Mechanism of Exfoliation Initiation on the Surface of Cold-Rolling Rollers |
| title_full | Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки |
| title_fullStr | Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки |
| title_full_unstemmed | Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки |
| title_short | Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки |
| title_sort | механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/46576 |
| work_keys_str_mv | AT brusilovskiiba mehanizmvozniknoveniâotsloeniinapoverhnostivalkovholodnoiprokatki AT šaškoaâ mehanizmvozniknoveniâotsloeniinapoverhnostivalkovholodnoiprokatki AT brusilovskiiba mechanismofexfoliationinitiationonthesurfaceofcoldrollingrollers AT šaškoaâ mechanismofexfoliationinitiationonthesurfaceofcoldrollingrollers |