軋機(jī)在軋制生產(chǎn)過程中，軋輥處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。熱軋機(jī)軋輥的工作環(huán)境更為惡劣：軋輥與軋件接觸加熱、軋輥水冷引起的周期性熱應(yīng)力，軋制負(fù)荷引起的接觸應(yīng)力、剪切應(yīng)力以及殘余應(yīng)力等。如軋輥的選材、設(shè)計(jì)、制作工藝等不合理，或軋制時(shí)卡鋼等造成局部發(fā)熱引起熱沖擊等，都易使軋輥失效。 
　　軋輥失效主要有剝落、斷裂、裂紋等形式。任何一種失效形式都會(huì)直接導(dǎo)致軋輥使用壽命縮短。因此有必要結(jié)合軋輥的失效形式，探究其產(chǎn)生的原因，找出延長(zhǎng)軋輥使用壽命的有效途徑。 

1 、 軋輥剝落
     軋輥剝落為首要的損壞形式，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查亦表明，剝落是軋輥損壞，甚至早期報(bào)廢的主要原因。軋制中局部過載和升溫，使帶鋼焊合在軋輥表面，產(chǎn)生于次表層的裂紋沿徑向擴(kuò)展進(jìn)入硬化層并多方向分枝擴(kuò)展，該裂紋在逆向軋制條件下即造成剝落。 

1.1 支撐輥輥面剝落

支撐輥剝落大多位于軋輥兩端，沿圓周方向擴(kuò)展，在寬度上呈塊狀或大塊片狀剝落，剝落坑表面較平整。支撐輥和工作輥接觸可看作兩平行圓柱體的接觸，在純滾動(dòng)情況下，接觸處的接觸應(yīng)力為三向壓應(yīng)力。在離接觸表面深度為 0.786b 處 ( b 為接觸面寬度之半 ) 剪切應(yīng)力******，隨著表層摩擦力的增大而移向表層。

 疲勞裂紋并不是發(fā)生在剪應(yīng)力******處，而是更接近于表面，即在 Z 為 0.5b 的交變剪應(yīng)力層處。該處剪應(yīng)力平行于軋輥表面，據(jù)剪應(yīng)力互等定理，與表面垂直的方向同樣存在大小相等的剪應(yīng)力。此力隨軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生大小和方向的改變，是造成接觸疲勞的根源。周期交變的剪切應(yīng)力是軋輥損壞最常見的致因。在交變剪切應(yīng)力作用下，反復(fù)變形使材料局部弱化，達(dá)到疲勞極限時(shí)，出現(xiàn)裂紋。另外，軋輥制造工藝造成的材質(zhì)不均勻和微型缺陷的存在，亦有助于裂紋的產(chǎn)生。若表面冷硬層厚度不均，芯部強(qiáng)度過低，過渡區(qū)組織性能變化太大，在接觸應(yīng)力的作用下，疲勞裂紋就可能在硬化過渡層起源并沿表面向平行方向擴(kuò)展，而形成表層壓碎剝落。

支撐輥剝落只是位于輥身邊部?jī)啥?，而非沿輥身全長(zhǎng)，這是由支撐輥的磨損型式?jīng)Q定的。由于服役周期較長(zhǎng)，支撐輥中間磨損量大、兩端磨損量小而呈 U 型，使得輥身兩端產(chǎn)生了局部的接觸壓力尖峰、兩端交變剪應(yīng)力的增大，加快了疲勞破壞。輥身中部的交變剪應(yīng)力點(diǎn)，在軋輥磨損的推動(dòng)作用下，逐漸往輥身內(nèi)部移動(dòng)至少 0.5mm ，不易形成疲勞裂紋；而軋輥邊部磨損較少，******交變剪應(yīng)力點(diǎn)基本不動(dòng)。在其反復(fù)作用下，局部材料弱化，出現(xiàn)裂紋。

軋制過程中，輥面下由接觸疲勞引起的裂紋源，由于尖端存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而自尖端以與輥面垂直方向向輥面擴(kuò)展，或與輥面成小角度以致呈平行的方向擴(kuò)展。兩者相互作用，隨著裂紋擴(kuò)展，最終造成剝落。支撐輥剝落主要出現(xiàn)在上游機(jī)架，為小塊剝落，在軋輥表面產(chǎn)生麻坑或橢球狀凹坑，分布于與軋件接觸的輥身范圍內(nèi)。有時(shí)，在卡鋼等情況下，則出現(xiàn)沿輥身中部軸向長(zhǎng)達(dá)數(shù)百毫米的大塊剝落。 

1.2 工作輥輥面剝落 

工作輥剝落同樣存在裂紋產(chǎn)生和發(fā)展的過程，生產(chǎn)中出現(xiàn)的工作輥剝落，多數(shù)為輥面裂紋所致。

工作輥與支撐輥接觸，同樣產(chǎn)生接觸壓應(yīng)力及相應(yīng)的交變剪應(yīng)力。由于工作輥只服役幾個(gè)小時(shí)即下機(jī)進(jìn)行磨削，故不易產(chǎn)生交變剪應(yīng)力疲勞裂紋。軋制中，支撐輥與工作輥接觸寬度不到 20mm ，工作輥表面周期性的加熱和冷卻導(dǎo)致了變化的溫度場(chǎng)，從而產(chǎn)生顯著的周期應(yīng)力。輥面表層受熱疲勞應(yīng)力的作用，當(dāng)熱應(yīng)力超過材料的疲勞極限時(shí)，軋輥表面便產(chǎn)生細(xì)小的網(wǎng)狀熱裂紋，即通稱的龜裂。

 軋制中發(fā)生卡鋼等事故，造成軋輥局部溫度升高而產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。軋件的冷頭、冷尾及冷邊引起的顯著溫差，同樣產(chǎn)生熱應(yīng)力。當(dāng)軋輥應(yīng)力值超過材料強(qiáng)度極限時(shí)產(chǎn)生熱沖擊裂紋。

 在軋制過程中，帶鋼出現(xiàn)甩尾、疊軋時(shí)，軋件劃傷軋輥，亦可形成新的裂紋源。另外，更換下來的軋輥，尤其上游機(jī)架軋輥，多數(shù)輥面上存在裂紋，應(yīng)在軋輥磨削時(shí)全部消除。如軋輥磨削量不夠，裂紋殘留下來，在下一次使用時(shí)這些裂紋將成為疲勞核心。軋輥表面的龜裂等表層裂紋，在工作應(yīng)力、殘余應(yīng)力和冷卻引起的氧化等作用下，裂紋尖端的應(yīng)力急劇增加并超過材料的允許應(yīng)力而朝軋輥內(nèi)部擴(kuò)展。當(dāng)裂紋發(fā)展成與輥面成一定的角度甚至向與輥面平行的方向擴(kuò)展，則最終造成剝落。

軋輥剝落問題 , 大多數(shù)剝落與六類軋機(jī)操作和軋輥使用不當(dāng)有關(guān)：如軋制量過高、換輥周期過長(zhǎng)、軋輥修磨量不足、沖擊載荷、軋輥工作面壓力分布不均、軋制時(shí)停機(jī)造成軋輥內(nèi)部溫度分布不均、熱沖擊等。

前四種情況常與軋輥亞表層赫茲應(yīng)力有關(guān)，應(yīng)力作用產(chǎn)生的裂紋向內(nèi)或向外擴(kuò)展產(chǎn)生剪切破壞，導(dǎo)致剝落。后兩種情況 , 易造成內(nèi)部裂紋按螺旋方式擴(kuò)展成表面裂紋，導(dǎo)致大塊剝落。改善軋輥抗剝落性的措施有：提高軋輥的顯微組織及硬度均勻性；保證適當(dāng)?shù)拇阃感?；提高軋輥的剪切?qiáng)度和塑性，降低軋輥殘余應(yīng)力。

 對(duì)中厚板軋機(jī)，在輥身邊部時(shí)常會(huì)遇有掉肩（爛肩）剝落現(xiàn)象發(fā)生，避免軋輥邊部剝落措施是支撐輥帶倒角。帶倒角支撐輥是將支撐輥輥身兩端 250mm 寬倒一棱角約 -1mm 。倒角 ( 曲線 ) 量采用仿真計(jì)算，其依據(jù)是軋制******板寬時(shí)不至發(fā)生過大的反凸度，從而避免軋輥邊部產(chǎn)生應(yīng)力集中和剝落。