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 растягивающих остаточных напряжени...
Збережено в:
| Дата: | 2001 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2001
|
| Назва видання: | Проблемы прочности |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/46576 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | 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. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-46576 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-465762013-07-01T00:16:42Z Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки Брусиловский, Б.А. Шашко, А.Я. Производственный раздел 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. 2001 Article 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 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/46576 621.771.07:621.78.011 ru Проблемы прочности Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Производственный раздел Производственный раздел |
| spellingShingle |
Производственный раздел Производственный раздел Брусиловский, Б.А. Шашко, А.Я. Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки 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. |
| format |
Article |
| author |
Брусиловский, Б.А. Шашко, А.Я. |
| author_facet |
Брусиловский, Б.А. Шашко, А.Я. |
| author_sort |
Брусиловский, Б.А. |
| title |
Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки |
| title_short |
Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки |
| 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_sort |
механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки |
| publisher |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| publishDate |
2001 |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/46576 |
| 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. |
| series |
Проблемы прочности |
| work_keys_str_mv |
AT brusilovskijba mehanizmvozniknoveniâotsloenijnapoverhnostivalkovholodnojprokatki AT šaškoaâ mehanizmvozniknoveniâotsloenijnapoverhnostivalkovholodnojprokatki |
| first_indexed |
2025-07-04T05:56:45Z |
| last_indexed |
2025-07-04T05:56:45Z |
| _version_ |
1836694745964871680 |
| 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
|