二辊斜轧穿孔时金属的裂断机理及斜轧穿孔的工艺实质

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1980.02.018 北京钢铁学院学报 1980年第2期 二辊斜轧穿孔时金属的裂断 机理及斜轧穿孔的工艺实质 压力加工教研室王先进户于速 摘 要 根据作者关于应力、变形和裂断所进行的试验结果，证明斜轧穿孔过程中金属 的组织状态发生了一系列的变化，具有一个变形一裂断的发生发展过程，这个规律 可以用“五段三层”加以梅括。作者分析了金属变形和裂断相互伴随又相互制约关 系，论述了中心金属的断裂性质属于正断型的韧性断裂，揭示了在斜轧时金属中心 存在一个特殊的加工状态一利于穿孔成型的裂而未断的疏松状态，提出了穿孔工 艺实质和斑佳穿孔工艺图示以及对中心金属裂断发展过程必须加以利用同时加以控 制的观点，试图为正确进行穿孔工艺控制莫定理论基础。 一、引 论 斜轧穿孔是金属压力加工最复杂的过程之一，同时也是无缝钢管生产中的关键环节。 自1884年二辊斜轧穿孔机出现以来，近代无缝钢管工业得以形成並迅速发展。但是对二 辊斜轧穿孔的工艺实质即为什么能够穿孔和应该怎样进行穿孔这个基本问题，在理论上缺乏 明确的结论，在生产上缺乏正确的依据。因此，长期以来学术界把中心开裂现象视为二辊斜 轧穿孔的“致命弱点”，先后提出和试验了多种穿孔方式以试图取代二辊斜轧方式。四十年 代至五十年代，以挤压穿孔代替斜轧穿孔的主张曾风行一时，六十年代至七十年代，采用三 辊斜轧穿孔和纵轧压力穿孔(P、P、M)的观点又顿为盛行〔1-4)。但是，除少数挤压机、 个别三辊穿孔机和P、P、M轧机投产外，迄今为止，二辊斜轧穿孔方式在世界无缝管生产中 仍然占主导地位。 压力加工理论研究的任务之一在于阐明和探索合理的加工方式，创造有利于实现特定成 型目的的变形条件。 斜轧穿孔变形过程主要包括实心园坯斜轧（穿轧段）和空心坯辗轧（辗轧段）两个阶 段。穿轧段实际上是为金属穿孔进行准备，以造成一种利于穿孔的条件。 历史上随着对穿轧段认识逐渐深化，指导生产怎样进行穿孔的工艺图示经历了三次变 更。最早曼内斯曼提出利用无顶头斜轧中心金属的开裂获得空心坯的图示。但是，由于内表 面不规则撕裂，这种空心毛坯实际上不能使用。1886年，他们进而提出了利用孔腔並经顶头 辗轧的第二图示，並在生产上和理论上被长期采用。按这种观点，斜轧所以能穿孔，实质乃 是利用中心自成孔腔，因此在生产上顶头应安放于孔腔形成之后。 但是后来的生产实践证明：按这种图示生产时，毛管内表面形成内折和裂纹，不能适应 近代工业的需要。1936年，M.A.中OMKYeB提出了斜轧穿孔不仅可以不形成孔腔、而且不 51

北 京 钢 铁 学 院 学 报 年第 期 二辊斜轧穿孔时金属的裂断 机理及斜轧穿孔的工艺实质 压 力加工 教研 室 王 先进 卢 于 迷 摘 要 根 据 作者 关 于应 力 、 变形 和 裂断所进 行的试 验 结果 ， 证 明料轧穿 孔过 程 中金属 的组 织 状 态发 生 了一 系列 的 变化 ， 具 有一 个 变形一 裂 断的发生发 展过 程 ， 这 个规律 可 以用 “ 五 段 三 层 ” 加 以概括 。 作 者 分 析 了金属 变形 和裂 断相互 伴随 又相 互 制约 关 系 ， 论 述 了 中心 金属 的断裂性质属 于 正 断型 的韧性 断裂 ， 揭 示 了在料 轧 时金属 中心 存在 一 个特殊 的加 工 状 态— 利 于穿孔成型 的裂 而 未 断 的疏 松 状 态 ， 提 出 了穿孔 工 艺 实质 和 最佳 穿孔 工 艺 图 示 以 及 对 中心 金属 裂 断发 展 过 程必 渭 加 以利 用 同时加 以控 制 的观 点 ， 试 图为 正 确进 行穿孔 工 艺控制奥定理 论 墓 础 。 一 、 引 论 斜轧穿孔 是 金属压 力加工 最 复杂 的过程 之一 ， 同时 也是 无缝钢 管 生 产 中的关键环节 。 自 年二 辊 斜 轧 穿孔 机 出现 以来 ， 近 代无 缝钢 管工 业得 以 形成 亚迅速 发展 。 但 是 对二 辊 斜轧 穿孔 的工 艺 实质 即为什么能够穿孔 和应该 怎 样进 行 穿孔 这 个基木 问题 ， 在理论 上缺乏 明确的结 论 ， 在 生 产 上缺 乏 正 确的依据 。 因此 ， 长 期 以 来学术 界把 中心 开 裂现 象视 为二辊斜 轧 穿孔 的 “ 致 命弱 点” ， 先后 提 出和试 验 了多种穿孔 方 式 以试 图取 代二 辊 斜 轧 方 式 。 四 十年 代至五十 年 代 ， 以 挤 压 穿孔 代替 斜轧 穿孔 的主 张曾风 行一 时 ， 六 十年 代至七 十年 代 ， 采 用三 辊斜轧 穿孔 和纵 轧 压 力穿孔 、 、 的观 点又颇为盛 行 一 〕 。 但 是 ， 除 少数挤 压 机 、 个别三辊 穿孔 机 和 、 、 轧 机投产外 ， 迄 今为止 ， 二 辊 斜轧 穿孔 方式在世 界无 缝管生 产 中 仍 然 占主 导 地位 。 压 力加工理论 研究 的任务 之一在于 阐明和探 索 合理 的加工 方 式 ， 创造有利 于 实现 特定成 型 目的的变形 条 件 。 斜轧 穿孔 变 形 过 程 主 要 包括 实心 园坯斜轧 穿轧段 和 空心坯辗 轧 辗 轧 段 两个阶 段 。 穿轧 段 实际 上 是为金属 穿孔进 行准 备 ， 以造成 一 种 利 于 穿孔 的条 件 。 历 史 上随 着 对 穿 轧 段 认识 逐 渐 深化 ， 指 导 生 产怎 样进 行 穿孔 的 工艺 图 示 经 历 了三 次变 更 。 最 早 曼 内斯 曼提 出利 用无 顶头斜轧 中心 金属 的开裂 获 得空 心坯 的 图示 。 但 是 ， 由于 内表 面不规 则 撕裂 ， 这 种 空 心 毛坯实际 上不 能使 用 。 年 ， 他 们进 而提 出 了利 用孔 腔业经 顶 头 辗 轧 的第二 图示 ， 业 在 生 产 上和理论 上被长期 采 用 。 按 这种观 点 ， 斜 轧所 以能穿孔 ， 实质 乃 是 利 用 中心 自成 孔 腔 ， 因此在 生 产上顶头应安放于 孔 腔 形成 之后 。 但 是后 来 的生 产 实践 证 明 按 这种图示生 产时 ， 毛 管 内表面形成 内折 和裂 纹 ， 不 能适 应 近 代工 业 的需要 。 年 ， 中 。 提 出了斜 轧 穿 孔不仅 可 以不 形成 孔腔 、 而且不 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．1980．02．018

应该形成孔腔的图示。中OMMeB虽然正确地批判了斜轧穿孔必须利用自成孔腔的观点，但 是对斜轧穿孔的工艺实质却没有给出理论上的结论。因此，对于顶头的正确位置众说纷纭。 文献【]主张：为保证不出现内折，要求顶头前出现的孔腔小于顶头尖端直径，最佳穿孔的 统一评价应该由最小能耗决定。文献【！则提出：顶头位置应该处于距咬入端面大约等于坯 料直径的截面上以避免出现孔腔。为保证管材质量，有人提出在保证咬入的条件下，顶头应 尽可能前移的观点。但是，试验资料却说明：顶头前压下量过大或过小，内折率均有上升， 能耗也都增加〔7,8)。 生产工艺向理论研究提出了以下具有根本意义的问题： 1.在不利用孔腔的原则下，斜轧穿孔变形的工艺实质是什么？ 2.在保证不出现孔腔的要求下，应该怎样进行穿孔工艺控制？ 本文根据作者的试验结果，从理论上分析二辊斜轧穿孔的变形和裂断机理，以求把握二 辊斜轧穿孔区别于其它穿孔方式的特殊本质。 二、中心金属裂断过程的实验研究◆ 1.试件的制备 试验在北京钢铁学院中35穿孔机上进行。试件材质选用炭钢、Cr-M-N奥氏体型耐酸 不锈钢和工业纯铝。坯料车削成中35×120，予先进行均匀化退化处理。炭钢、工业纯铝的 原始组织经检查发现晶粒等轴均匀；具有少量点状缺陷，呈均匀无序分布。不锈钢具有较多 均匀分布的夹杂和显微缺陷。 A中心层 B过液层 ,C边缘层 原始区 压缩区硫松区孔2区 辗轧区 图1 原料进行无顶头斜轧和带顶头穿孔並中途轧卡。轧卡试件沿纵向轴线切剖（图1）。部分 试件再沿横向切剖，以观察纵横两个截面上的显微组织。部分纵剖试件磨片后在5%HC1水 溶液内深浸进行粗型分析。粗型分析发现孔腔形成前坯料中心具有一锥形分布的凹坑密集 区。在显微镜下沿纵向和横向逐点观察显微组织结构的变化和裂断发生发展过程。断口在光 学显微镜下进行断口分析。 2,主要观察结果 轧卡试件提供了研究整个轧制过程中金属内部组织结构变化发展过程的可能。观察结果 证明：在斜轧条件下金属的裂断过程是有规律的，可以用五段和三层加以概括（图2见图版）。 原始区域：粗视组织致密、无目见缺陷。显微组织沿纵横截面均匀分布有园形缺陷（夹 普参加实验工作的还有朱景清，李鸿荣，孙元祝，雷华梧，胡文耀等同志。 52

应该形成孔腔的图示 。 中 。 ， ， 。 虽 然正确地批 判 了斜轧穿孔 必 须利用 自成孔腔 的观 点 ， 但 是对 斜轧穿孔 的工艺 实质 却 没 有给 出理 论 上的结论 。 因 此 ， 对于 顶 头的正确位置众说 纷纭 。 文 献 ‘ 主 张 为保证不 出现 内折 ， 要求顶 头前 出现 的孔腔 小于顶 头尖端 直径 ， 最佳穿孔 的 统 一评价应该 由最 小能耗决 定 。 文献 则 提 出 顶 头 位置 应该 处于距 咬入端面大约等于坯 料直径 的截面 上 以避 免 出现 孔 腔 。 为保 证 管 材质 量 ， 有人 提 出在保证 咬入 的条件下 ， 顶 头应 尽 可能前移的 观 点 。 但 是 ， 试 验 资料却说 明 顶头前压 下量 过 大或 过小 ， 内折率 均有上 升 ， 能耗也都 增 加 ， 〕 。 生 产工艺 向理论 研究 提 出了 以下具 有根 本意义 的问题 在不利 用孔 腔 的原 则下 ， 斜轧 穿孔变 形 的工艺 实质 是 什 么 在保 证不 出现孔腔 的要 求下 ， 应 该 怎 样进 行穿孔 工艺 控 制 本 文根据 作者 的试 验结 果 ， 从理 论 上分析 二 辊斜 轧 穿孔 的变 形 和裂断机理 ， 以求把 握 二 辊斜轧穿孔 区别于其 它穿孔 方式的特殊 本质 。 二 、 中心 金 属裂 断过 程 的实验研 究 试件 的材 备 试 验 在北 京钢 铁学院小 穿孔 机上进 行 。 试 件材质 选 用炭钢 、 一 一 奥氏体型 耐 酸 不 锈钢 和工 业纯 铝 。 坯 料车削成 小 ， 予先进 行 均匀 化退化处理 。 炭钢 、 工 业纯 铝 的 原始组织经检查 发现 晶粒 等轴 均匀 具有少量 点状缺 陷 ， 呈 均匀无 序分布 。 不 锈钢 具有较多 均匀分布 的夹 杂和显 微缺 陷 。 上 自 《 人 赢丁 过渡层 ‘ 边缘层 原始 区 压缩 区 疏松 区匹些区 一望全丛圣 图 原料进 行无 顶 头斜 轧 和带顶 头穿孔业 中途轧卡 。 轧卡试 件沿纵 向轴线切剖 图 。 部分 试 件再沿横 向切 剖 ， 以 观 察纵 横 两个截 面 上 的显 微组 织 。 部分纵剖 试 件磨 片后 在 水 溶液内深浸 进 行 粗型 分析 。 粗型 分析 发现 孔 腔形成 前坯料 中心具有一锥形分布 的 凹坑密集 区 。 在显 微镜下 沿纵 向 和横向逐 点 观 察显 微 组 织 结构的变化和裂 断 发生 发展 过程 。 断 口 在光 学显微 镜下进 行断 口 分析 。 主要现寮谊 果 轧卡试 件提供 了研究 整 个轧 制过程 中金属 内部组 织结 构变化发展 过程 的可 能 。 观 察结果 证 明 在斜轧 条件下 金属 的裂断过程 是有规 律 的 ， 可 以 用五段 和三层 加 以概括 图 见 图版 。 原始 区域 粗视 组 织致密 、 无 目见 缺 陷 。 显微组织 沿纵横截 面 均匀分布有园形缺 陷 夹 参加 实验 工 作 的还 有朱 景清 ， 李鸿荣 ， 孙元祝 ， 雷华梧 ， 胡文粗 等同志

杂及显微裂口)，数量级在5μ左右，无方向性和区域性，中心层、过渡层和边缘层相同。 压缩区域：粗视组织致密，仍无可见缺陷。显微组织在边缘层的缺陷沿管坯径向缩小， 轴向略有扩大（椭化）。中心层缺陷沿轴向延伸，形成显微裂口，顺轴向穿过晶界或处于晶 内，随压缩量增加，裂口数目明显增多且相互靠近，裂口尺寸略有扩展，但以裂口数量增多 为主要特征。到压缩区后期，微裂口相当靠近，开始形成显微裂口带。过渡层至压缩区后期 亦出现较多微裂口。 疏松区域：粗视组织表现为锥形分布的凹坑密集于轴心附近，范围益趋加大。显微组织 发现，该区域中心金属分布大量逐步相互连接的显微裂口，长度达50~100μ，顺轴向，裂 口长大靠自身长大和显微裂口的连接（搭接、串接和叉接）进行。这种裂口益趋密集和扩大 表现为粗视组织可见的条形凹坑。边缘层很少发现裂口。 孔腔区域：断口表面呈纤维条状，具有浮雕状的明显塑性变形痕迹。孔腔是中心金属的 单一孔洞，孔腔端部显微组织可见大量裂缝相互连接，孔腔是裂口连接成片的结果。边缘层 仍未发现新缺陷产生。 辗轧区域：毛管内壁发现辗轧内折。单个裂口在顶头银轧时有辗轧压合和转向趋势。无 孔腔时，毛管内壁无折迭，其疏松区显微裂口带在顶头上数量逐渐减少，渐次变细，表现出 焊合的可能性。 上述观察结果对炭钢、不锈钢、工业纯铝都具相似规律，但疏松区发展的明显程度不尽 区 层 原始区 压缩区 疏松区 孔腔区 辗轧区 边 显微缺陷 缘 消失 消失 消 失 原状 细化椭化 层 始沿 显纵 过 微横 轴向显 微裂口 缺截 串状裂缝 显微裂 口及宏 裂口压 渡 陷面 线伏裂缝 观裂口 折压焊 少量新生 及转向 层 呈均 显微裂口 点匀 状分 轴向显 微裂口 絮布 餐 接扩展形 单 一系列 孔腔扩展 内 折 新生显 显微裂缝 微裂口 层 裂纹连接扩大 53

杂及 显微裂 口 ， 数 量级 在 卜 左右 ， 无 方向性和 区域 性 ， 中心 层 、 过 渡层 和边 缘层 相 同 。 压 缩 区域 粗视 组 织 致 密 ， 仍无 可见 缺 陷 。 显微组 织 在边 缘 层 的缺 陷 沿管坯径 向缩 小 ， 轴 向略有扩 大 椭化 。 中心 层 缺 陷沿轴 向延伸 ， 形成显微裂 口 ， 顺 轴向穿过 晶 界或处于 晶 内 ， 随 压 缩量 增 加 ， 裂 口 数 目明显 增 多且 相 互靠 近 ， 裂 口 尺 寸略有扩 展 ， 但 以裂 口 数里增 多 为 主 要 特 征 。 到 压 缩 区后 期 ， 微 裂 口 相 当靠 近 ， 开 始形成显微裂 口 带 。 过渡 层 至压 缩 区后 期 亦 出现 较多微裂 口 。 疏 松 区域 粗 视 组织 表现为锥形分布的凹坑 密 集于 轴 心 附 近 ， 范围 益趋 加大 。 显 微组织 发现 ， 该 区域 中心 金属分布大量 逐步 相 互连接 的显微裂 口 ， 长度达 。 卜 ， 顺 轴 向 ， 裂 口 长 大靠 自身长 大和显微裂 口 的连接 搭 接 、 串接和叉接 进 行 。 这 种裂 口 益趋 密 集和扩大 表现为粗视 组 织可 见 的条形 凹坑 。 边 缘层 很 少发现裂 口 。 孔 腔 区域 断 口 表面呈纤维 条状 ， 具有浮雕状 的 明显塑 性变 形浪迹 。 孔腔是 中心 金属 的 单一孔 洞 ， 孔 腔端 部显微组织可 见 大 量裂缝 相 互 连接 ， 孔腔是裂 口 连 接成 片的结 果 。 边 缘层 仍未发现 新 缺 陷产 生 。 辗 轧 区域 毛 管 内壁 发现辗 轧 内折 。 单个裂 口 在顶 头辗 轧 时有辗轧压合和 转 向趋势 。 无 孔 腔 时 ， 毛 管 内壁 无折 迭 ， 其疏松 区显微裂 口 带在顶 头上数最逐 渐减 少 ， 渐 次变细 ， 表现 出 焊 合 的可 能性 。 上述 观 察结 果 对炭钢 、 不 诱钢 、 工 业纯 铝 都具相 似规律 ， 但疏松 区发展 的 明显程度不尽 区 一 原 始 区 ‘ 压 缩 区 疏 松 区 孔 腔 区 辗 轧 区 层 边 叶… 消 “ …一。 缘 消 失 消 消 失 失 叶…闷消 失 层 过 轴 向显 ’ 鬓装戮鑫 显微裂 ‘ 裂 口 压 渡 一， 刁自‘ ， ‘ ， — 一 口 及宏 — 层 裂 一 折压焊 ’严带士 ， … 串状裂缝 口 及宏口 及 转 向 少 量 新 生 线状 裂缝 观裂 口 …显微 裂 口 轴 向豆 一 、 、 一 。 一 一 …竺 ，… 新 生显 一 裂 口 依不连 单 孔 一 蔓款暴夔…一 ’ 丁 一 薰…一日 内 一 孔 折 中 微 塑王 一 一 一 ’ 上匕 …— 形 腔 ， 。 成 一系列 …粤竺途垫扩犷鑫 … … 显微裂缝 展 层 … 带

相同。炭钢的疏松区最长，裂口焊合效果最好。裂断发展过程可归纳于下表所示。可见： 1)金属体内裂口来源有二：原始缺陷的发展和新生裂口的形成，压缩区金属中心显微 裂口远较原始区域为多，说明变形过程中有新生裂口产生。 2)断裂具有一个先裂后断的发生发展过程。，沿纵断面（不同压缩量）具有阶段性（五 区)，沿横截面各层的发展具有不均匀性（三层）。致密的园坯从咬钢开始随压下量增加， 处于不同层的金属经历了不同的过程。中心金属处于致密状态一疏松状态—一孔腔形成等 不同阶段。边缘层则愈趋致密，无新生裂口出现。 3)“疏松”是斜轧过程中心金属裂断发展的一个特定的阶段状态，它是金属体内密集 有尚未连接和尚未完全连接的裂口密集带。密集程度不同，‘疏松程度不同。由于裂口尚未完 企连接，金属处于裂而未断的状态，不构成金属连续性的整体破坏，内部金属尚未与外界空 气相接触，因此並不构成因氧化而恶化内表面，·造成折迭。‘实验证明：顶头的辗轧可以使疏 松区裂纹焊合。这和一般冶金过程中大盘夹杂、：气泡、偏析构成的“疏松”在物理实质上有 根本区别。 三、中心金属的变形一裂断机理分析 作者1962年通过硬度测定法和晶粒比较法首先证明二辊斜轧时金属的变形分布呈W形， 即边缘层最大，中心层次之，过渡层最小。图3和图4为纵横截面硬度增量（即变形强度） 和等硬度曲线（等变形强度曲线）。图5和图6（见图版）为冷轧后及冷轧后再结晶的铝试 件横向截面组织照片，可见具有明显三层结构，边缘层和中心层较过渡层晶粒为细。孔腔形 成前，中心业已产生明显而剧烈的塑性变形。並且，边缘层产生明显纤维流线，说明其变形 具往复剪切的特点【]。 采用插入螺丝法研究应力性质变化特点得出：由错齿压折现象说明中心承受周期变号的 拉一压一剪切的应力作用（图7），沿轧辊作用方向金属受压，横向受拉，在45°方向受剪 切，每转一圈，应力性质变化四次〔10〕。 125 硬度增量 75 接触区 压轧带 边缘层 中心层 过渡层 图3沿纵截面上各层硬度 5 增量和等硬度曲线 02 u% 相对压下量 54

相同 。 炭钢 的疏 松区最长 ， 裂 口 焊合效 果最好 。 裂断 发展 过程可归纳于 下表所示 。 可见 金属体 内裂 口 来源有二 原 始缺 陷的发展 和 新生裂 口 的形成 ， 压缩区金属中心显微 裂 口 远 较原始区域 为多 ， 说 明变 形 过程 中有新生裂 口 产生 。 断裂 具有一个先裂后断 的发生发展 过程 。 沿纵断 面 不同 压缩量 具有阶段性 五 区 ， 沿横 截面 各层 的发展具有不 均匀性 三层 。 · 致 密 的 园坯 从 咬钢开始随压 下 量增加 ， 处于不 同层 的 金属经 历 了不 同 的过程 。 中心 金属 处 于致 密状 态— 疏松状态— 孔 腔 形成 等 不 同阶 段 。 边缘层 则愈趋致 密 ， 无新 生 裂 口 出现 。 “ 疏 松 ” 是斜轧 过程 中心 金属裂断 发展 的一 个特定的阶段状态 ， 它是金属体内密集 有尚未连接 和 尚未完全 连接 的裂 口 密集带 。 密集程度不 同 ， 疏松程度不同 。 由于 裂 口 尚未完 全 连 接 ， 金属处于 裂 而未断 的状态 ， 不 构成 金属连续性 的整体破坏 ， 内部金属 尚未 与外界空 气 相接触 ， 因此业不构成因氧化而恶 化内表面 ， 造成 折迭 。 ‘ 实验证 明 顶 头的辗 轧可 以使疏 松 区裂纹焊合 。 这 和一般 冶 金过程 中大量夹杂 、 气泡 、 偏析 构成 的 “ 疏松 ” 在物理 实质 上有 根 本 区 别 。 三 、 中心 金 属的变形一裂 断机 理分 析 作者 年通过 硬度 测定法 和 晶拉比 较法首先证 明二辊斜轧时金属的变形分布呈 形 ， 即边 缘层 最 大 ， 中心层 次之 ， 过 渡层 最小石 图 和 图 为纵 横截 面硬度增 量 即变 形强度 和 等硬度 曲线 等变形 强度曲线 。 图 和 图 见 图 版 为冷轧后 及冷轧后再结 晶 的铝试 件横向截 面 组 织 照片 ， 可见 具有明显三层 结 构 ， 边缘层 和 中心层 较过渡层 晶粒 为细 。 孔腔形 成前 ， 中心 业 已产生 明显而剧 烈 的塑 性变 形 。 业 且 ， 边 缘层 产生 明显纤维 流线 ， 说 明其变形 具往 复剪 切 的特点 。 】 。 采 用插 入 螺丝 法 研究 应 力性质变化特点得 出 由错齿压折现象说 明中心承受 周 期变 号 的 拉一压一剪切 的应 力作用 图 ， 沿轧 辊 作用方 向金属受 压 ， 横 向受拉 ， 在 。 方 向受 剪 切 ， 每转一圈 ， 应 力性质 变 化 四 次〔 〕 。 、 丫宝、 、 、 ，、 、 、 、 、 、 、 、 、 ，， 产 ‘ 式『 ’心『 尸厂 尸洲尸 二一二一一 一甲 一气曰 日 曰 曰‘ 」门‘ 日户叫曰，口 班 口心， 声口 ‘ ‘ 卜 日 产 尸产 ‘ 户口 户知口 才 互 日 口 网团口 」 尸尹「 口 忍 口 犷 口 口 口 边缘层 中心层 过渡层 图 沿 、 纵 截面 上各层硬 度 增 量 和 等硬 度 曲线 林 万 相对压下量

4W30 20 0°方向 45°方向 Hy 20 /0 10 90°方向 135°方向 45 5 图4沿横截面上不同方向的硬度增量的分布 P 0=0 0.45 0=9为° 日为螺丝轴线与轧辊作用合力方向之夹角 图7错齿压折现象的形成过程 根据我们对裂断过程的实验观察及上述研究结果「一1】，对中心金属变形一裂断的机理 作如下分析讨论。 1,塑性变形和裂断的相互关系 金属中心在周期变号的拉一压一切应力作用下，将出现原子间拉开和沿一定方向滑动两 种趋势。这两个趋势的不可逆发展过程就是切应力引起的塑性变形过程和裂口的发生发展的 裂断过程。实验证明：当进入压缩区后，中心金属即已开始塑性变形，裂断过程亦开始形 55

。 场 乡口 日 口 闪 」 」门 一 ， 卜才 、 阿 口 口 ‘ 御 口 。 方 向 日、 口 口 ， 冈 呀 」 一 ，呱、 、 ， 四 一 口 口 。 方 向 盛 丫 叮 口口 口’ 」 、 卜 ‘ 匕 口 ，卜厂 口 口 口 曰 口 ， 二， 阿 日 、 州日 比 口 口 口 “ 方 向 口 。 方 向 图 呀普横 截 面 上 不 同方 向的硬度 增量 的分 布 娜歹 二 ， 为螺 丝 轴 线与乳辊作 用合 力 方 向之 夹角 图 错齿 压折 现 象 的形成过 程 根 据 我们对 裂断 过程 的实验 观 察及 上述 研究结果 一 ’ ， 对 中心 金属变 形一裂断 的机理 作如 下 分 析讨 论 。 塑性变 形 和裂 断 的相 互关 系 金属 中心 在 周 期 变 号 的拉一 压一切 应 力作 用下 ， 将 出现原子 间拉 开 和 沿一 定方 向滑 动 两 种趋 势 。 这 两 个趋 势 的不 可 逆发展 过 程就 是切 应 力 引起 的塑 性变形过程 和 裂 口 的发生发展 的 裂断过程 。 实验证 明 当进 入压 缩 区后 ， 中心 金属 即 已开 始塑 性变形 ， 裂 断 过程 亦 开 始形