[發(fā)明專利]一種軋輥激光熱沖擊試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611255326.4
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106769596B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊金剛;郭計山;梁鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60
• 代理公司: 13123 石家莊眾志華清知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 張明月<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發(fā)明公開了一種軋輥激光熱沖擊試驗方法，屬于熱沖擊試驗技術(shù)領(lǐng)域，包括以下幾個步驟：步驟A、試樣制備，步驟B、試樣安放，步驟C、設(shè)置試驗參數(shù)，步驟D、熱沖擊試驗，步驟E、處理熱沖擊后試樣。本發(fā)明通過設(shè)定半導(dǎo)體激光器的光斑大小、輸出功率、掃描速度來控制熱沖擊的溫度場，模擬不同溫度下的熱沖擊，獲得與實際工況相仿的熱沖擊效果，為指導(dǎo)軋輥生產(chǎn)、使用提供有效的數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱沖擊試驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種軋輥激光熱沖擊試驗方法。

背景技術(shù)

當軋輥在軋制過程中出現(xiàn)卡鋼、打滑、纏輥、粘輥等操作事故時，軋材與軋輥間的摩擦熱和軋材的變形熱在極短時間內(nèi)驟然增加，使局部輥面溫度迅速上升，有時可達700~900℃，甚至1000℃以上。此處金屬發(fā)生膨脹，形成很大壓應(yīng)力，引起局部彈性壓縮變形。當壓應(yīng)力超過軋輥材料在此溫度下的彈性極限時，即產(chǎn)生塑性壓縮變形。這種塑性變形使這一區(qū)域的金屬在隨后的冷卻過程中不能完全恢復(fù)到原來形狀，故在冷卻時又形成拉應(yīng)力。這種拉應(yīng)力是熱沖擊溫度的函數(shù)，即熱沖擊溫度越高，受熱時的塑性壓縮變形越大，冷卻時的拉應(yīng)力也就越大。當拉應(yīng)力超過軋輥材料的抗拉強度時，即發(fā)生熱沖擊裂紋。

檢驗發(fā)現(xiàn)，熱沖擊還引起金屬相變。經(jīng)過淬火、回火處理的冷軋輥在熱沖擊區(qū)內(nèi)發(fā)生重淬火現(xiàn)象，原來的回火馬氏體組織變成淬火馬氏體組織。熱沖擊區(qū)周圍則發(fā)生高溫回火，導(dǎo)致原有的回火馬氏體分解和碳化物凝聚，因而形成相變應(yīng)力，在熱沖擊區(qū)附近引發(fā)裂紋。熱沖擊裂紋還常在磨削時發(fā)生。當磨削過重或速度過快時，也會發(fā)生熱沖擊現(xiàn)象，形成磨削裂紋。

如果出現(xiàn)因熱沖擊而開裂的過程時，需要軋輥材質(zhì)經(jīng)歷快速加熱和快速冷卻，為了這個目的，很多諸如高頻加熱、火焰加熱、直接電加熱、熔鑄金屬加熱、摩擦熱的方法已經(jīng)被人們試驗過。激光因其高的能量密度，可以使被照射的物體表面迅速升溫，更能有效模擬軋輥的熱沖擊現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種軋輥激光熱沖擊試驗方法，通過設(shè)定半導(dǎo)體激光器的光斑大小、輸出功率、掃描速度來控制熱沖擊的溫度場，模擬不同溫度下的熱沖擊，獲得與實際工況相仿的熱沖擊效果，為指導(dǎo)軋輥生產(chǎn)、使用提供有效的數(shù)據(jù)支持。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種軋輥激光熱沖擊試驗方法，其特征在于：包括以下幾個步驟：

步驟A、試樣制備：將試樣分別進行熱處理使之達到要求的組織和性能，切割加工成規(guī)格為L×W×H的試樣，其中L×W面為熱沖擊面，并對熱沖擊面進行磨削加工至適宜粗糙度；

步驟B、試樣安放：將步驟A中制備的試樣安放在試驗臺上，采用半導(dǎo)體激光器加熱試樣的熱沖擊面；

步驟C、設(shè)置試驗參數(shù)：以半導(dǎo)體激光器的光斑尺寸、掃描速度、輸出功率、加熱溫度為可調(diào)參數(shù)；

步驟D、熱沖擊試驗：其中試驗過程分為以下幾種情況：

1）當試樣為同種材質(zhì)、相同的熱處理工藝時，以半導(dǎo)體激光器的光斑尺寸、掃描速度、輸出功率為可調(diào)參數(shù)，使半導(dǎo)體激光器沿著試樣的熱沖擊面的L方向?qū)υ嚇舆M行加熱，模擬不同加熱溫度下試樣的熱沖擊抗力；

2）當試樣為同種材質(zhì)、不同的熱處理工藝時，以半導(dǎo)體激光器的光斑尺寸、掃描速度、輸出功率、加熱溫度為固定參數(shù)，使半導(dǎo)體激光器沿著試樣的熱沖擊面的L方向?qū)υ嚇舆M行加熱，模擬不同處理工藝下試樣的熱沖擊抗力；

3）當試樣為不同種材質(zhì)、相同的熱處理工藝時，以半導(dǎo)體激光器的光斑尺寸、掃描速度、輸出功率、加熱溫度為固定參數(shù)，使半導(dǎo)體激光器沿著試樣的熱沖擊面的L方向?qū)υ嚇舆M行加熱，模擬不同材質(zhì)試樣的熱沖擊抗力，得到最佳材質(zhì)；