第6期 张丽民等：等离子熔覆FeN基合金导辊组织结构及失效分析 ,779. (FeNi)奥氏体和(CrFe),C中，结合XRD分析 Ni)奥氏体相，P3为Mo.24Ni.6化合物，这些化合物 结果可知，P1为碳化物(CrFe),Cg,P2为Y-(Fo 的良好匹配使涂层具有优异的耐磨性能， (a) 图2FeN基高温耐磨涂层显微形貌·(a)涂层与基体结合区：(b)涂层中、上部 Fig 2 M icrostnuctres of the FeNi based high temperatue wear resistant coatng (a)coating matrix bonding (b)m iddle and upper zones in the coating 导辊的性能，本文对其失效情况进行了分析研究， 3等离子合金导辊失效分析 3.1宏观失效分析 将制备好的FeV基合金导辊投入某线材轧钢 图3为FeN基合金导辊失效后的实物照片， 厂进行工况现场试验，发现导辊服役88h后失效， 图3(a)为FeN基合金导辊在使用88h失效后的 对其进行修复后，又使用72h后失效报废，与服役 宏观形貌，图3(b)为FeN基合金导辊进行修复后 寿命为8h的高铬铸钢导辊相比，等离子熔覆的Fe- 使用72山再次失效后的宏观形貌.通过对导辊的 N基合金导辊的性能有显著的提高，该种导辊在线 表面进行失效分析，认为该种导辊主要的失效方式 材轧钢厂具有广阔的竞争空间，为进一步提高该种 如下， ( 图3FeN基合金导辊失效后的照片·(a)新导棍使用88h后；(b)修复导辊使用72h后 Fig 3 Photos of the FeNibased alloy roller after failm (a)new moller after88 h application:(b)renovation mller after72 h application 3.1.1高温磨损 应力作用，极易导致热疲劳破坏.如图3所示，在犁沟 从导辊表面形貌照片中可以看到明显的因磨损 的边沿部位布满了裂纹和由裂纹扩展导致的剥落坑 而造成的犁沟，并且在犁沟的表面布满了氧化腐蚀 3.2微观失效分析 产物，高温轧件与导辊直接接触并高速运动构成摩 对FeN基合金导辊修复后使用72h后的导 擦副，在轧制过程中，轧件表面形成的氧化皮脱落对 辊（图3(b)进行微观失效分析，认为主要的失效 导辊构成磨粒磨损，导辊自身因受热氧化形成的氧 机制如下， 化皮也会成为磨粒，从而进一步加剧导辊的磨损， 3.2.1热疲劳和热疲劳裂纹失效 因此，可以认为FeN基合金导辊在高温下的磨损 导辊在服役工程中，承受着塑性压应变与弹性 为磨粒磨损十氧化脱落. 拉应变的循环作用，即热疲劳过程，在热应力作用 3.1.2热疲劳与热疲劳裂纹失效 下热疲劳裂纹产生、扩展并衍生，从而构成了典型的 导辊在工作过程中承受反复激冷激热的交变热 热疲劳裂纹形貌，即网络状裂纹[⑧).图4为Fe-Ni第 6期 张丽民等： 等离子熔覆 Ｆｅ--Ｎｉ基合金导辊组织结构及失效分析 （Ｆｅ‚Ｎｉ） 奥氏体和 （Ｃｒ‚Ｆｅ）7Ｃ3 中．结合 ＸＲＤ分析 结果可知‚Ｐ1为碳化物 （Ｃｒ‚Ｆｅ）7Ｃ3‚Ｐ2为 γ--（Ｆｅ‚ Ｎｉ）奥氏体相‚Ｐ3为 Ｍｏ1∙24Ｎｉ0∙76化合物‚这些化合物 的良好匹配使涂层具有优异的耐磨性能． 图 2 Ｆｅ--Ｎｉ基高温耐磨涂层显微形貌 ∙（ａ） 涂层与基体结合区；（ｂ） 涂层中、上部 Ｆｉｇ．2 ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅＦｅ-Ｎｉｂａｓｅｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｅａｒ-ｒｅｓｉｓｔａｎｔｃｏａｔｉｎｇ：（ａ） ｃｏａｔｉｎｇ-ｍａｔｒｉｘｂｏｎｄｉｎｇ；（ｂ） ｍｉｄｄｌｅａｎｄｕｐｐｅｒｚｏｎｅｓｉｎｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ 3 等离子合金导辊失效分析 将制备好的 Ｆｅ--Ｎｉ基合金导辊投入某线材轧钢 厂进行工况现场试验‚发现导辊服役 88ｈ后失效‚ 对其进行修复后‚又使用 72ｈ后失效报废‚与服役 寿命为 8ｈ的高铬铸钢导辊相比‚等离子熔覆的 Ｆｅ-- Ｎｉ基合金导辊的性能有显著的提高‚该种导辊在线 材轧钢厂具有广阔的竞争空间．为进一步提高该种 导辊的性能‚本文对其失效情况进行了分析研究． 3∙1 宏观失效分析 图 3为 Ｆｅ--Ｎｉ基合金导辊失效后的实物照片‚ 图 3（ａ）为 Ｆｅ--Ｎｉ基合金导辊在使用 88ｈ失效后的 宏观形貌‚图 3（ｂ）为 Ｆｅ--Ｎｉ基合金导辊进行修复后 使用 72ｈ‚再次失效后的宏观形貌．通过对导辊的 表面进行失效分析‚认为该种导辊主要的失效方式 如下． 图 3 Ｆｅ--Ｎｉ基合金导辊失效后的照片 ∙（ａ） 新导辊使用 88ｈ后；（ｂ） 修复导辊使用 72ｈ后 Ｆｉｇ．3 ＰｈｏｔｏｓｏｆｔｈｅＦｅ-Ｎｉｂａｓｅｄａｌｌｏｙｒｏｌｌｅｒａｆｔｅｒｆａｉｌｕｒｅ：（ａ） ｎｅｗｒｏｌｌｅｒａｆｔｅｒ88ｈａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；（ｂ） ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎｒｏｌｌｅｒａｆｔｅｒ72ｈａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 3∙1∙1 高温磨损 从导辊表面形貌照片中可以看到明显的因磨损 而造成的犁沟‚并且在犁沟的表面布满了氧化腐蚀 产物‚高温轧件与导辊直接接触并高速运动构成摩 擦副‚在轧制过程中‚轧件表面形成的氧化皮脱落对 导辊构成磨粒磨损‚导辊自身因受热氧化形成的氧 化皮也会成为磨粒‚从而进一步加剧导辊的磨损． 因此‚可以认为 Ｆｅ--Ｎｉ基合金导辊在高温下的磨损 为磨粒磨损 ＋氧化脱落． 3∙1∙2 热疲劳与热疲劳裂纹失效 导辊在工作过程中承受反复激冷激热的交变热 应力作用‚极易导致热疲劳破坏．如图 3所示‚在犁沟 的边沿部位布满了裂纹和由裂纹扩展导致的剥落坑． 3∙2 微观失效分析 对 Ｆｅ--Ｎｉ基合金导辊修复后使用 72ｈ后的导 辊 （图 3（ｂ））进行微观失效分析‚认为主要的失效 机制如下． 3∙2∙1 热疲劳和热疲劳裂纹失效 导辊在服役工程中‚承受着塑性压应变与弹性 拉应变的循环作用‚即热疲劳过程．在热应力作用 下热疲劳裂纹产生、扩展并衍生‚从而构成了典型的 热疲劳裂纹形貌‚即网络状裂纹 ［8--9］．图 4为 Ｆｅ--Ｎｉ ·779·