10.9级螺栓六角根部断裂分享

fangqingfeng123 · 发表于 2011-5-15 09:54:46

10.9级螺栓六角根部断裂分享
材料：40Cr
热处理状态：调质
硬度HRC：要求32-39，实测35-38；
工艺路线：冷镦---热处理调质---滚丝加工---表面处理
断裂情况：装机试车时掉头
断裂原因：查找中。。。。。。。。。。。。

毛毛的 · 发表于 2011-5-15 12:29:48

做一个金相看一下

yangli · 发表于 2011-5-15 16:15:02

放射状台阶处应为裂源开口部位，不知道对不对

yangli · 发表于 2011-5-15 16:15:49

好像是有先期裂纹而引起过载

热处理学弟 · 发表于 2011-5-15 16:37:48

可能调质前已有小裂纹，淬火后裂纹增大了

fangqingfeng123 · 发表于 2011-5-15 21:24:19

这个工件为M16螺纹

kellyzqp · 发表于 2011-5-15 21:51:52

这若是full threads,显然是滚丝加工造成

fangqingfeng123 · 发表于 2011-5-17 07:38:14

回复 7# kellyzqp

的确是全螺纹的，但我个人认为和滚丝没有太多关联，冷镦镦头产生的问题机率要多大些，断面没有缩颈变形，断口呈多源状态，应该有微裂存在，但是目前还未有查到，而且1#图1中本就有一个裂纹存在，但目前还未能确定其是否是撕裂，

fangqingfeng123 · 发表于 2011-5-17 07:43:03

断口处位。。。。。

longtan2001 · 发表于 2011-5-17 11:33:36

很有可能是氢脆，看下扫描电镜

hotblood62 · 发表于 2011-5-18 09:50:33

好像是有先期裂纹而引起过载
yangli 发表于 2011-5-15 16:15

同意

shaogang78 · 发表于 2011-5-18 12:58:23

明显的单源裂纹,裂纹在冷镦时已经存在,没有做磁粉探伤

kellyzqp · 发表于 2011-5-18 13:12:29

图一所显示裂纹,应还不致于断裂主因, 冷镦时已存在裂纹可能性也有,但我个人还觉得滚丝加工造成机率较高.

mack · 发表于 2011-5-18 13:58:36

滚丝时,太靠近头部,导致头杆分离

xylsj025 · 发表于 2011-5-18 21:32:52

裂纹在装配试车前应该就已经存在，建议做个金相。

黄老邪 · 发表于 2011-5-19 10:47:51

前期裂纹建议做一个金相分析一下

wdi · 发表于 2011-5-19 21:08:43

本帖最后由 wdi 于 2011-5-19 21:09 编辑

很明显的氢脆特征。

表面处理时发生的，后续延迟断裂，断口的位置特征······

xiaochuan000123 · 发表于 2011-5-19 21:39:43

氢脆断口应该有白点的

fangqingfeng123 · 发表于 2011-5-22 08:37:39

检验结果及原因分析
一、性能测试及金相检验：
1)技术要求:1)硬度: HRC32-39 2)金相组织:S1-3
2)实测结果: (注:2011.5.15样品)
A.心部硬度HRC:39  38  40  39  38  39,实测硬度略偏高1.0HRC;
B.金相组织;表层组织,回火S,1级;心部组织,回火S,1级;符合技术要求;
二、试验: 2011.5.20断裂样品
  1)热酸试验:原材料未有超级检测项,无异常;
  2)氢脆试验:见少量气泡溢出,证明工件表面有残存气体;
3)拉力试验:同批次10只样品进行拉力测试,均达到设计强度;
4)静载试验:同批次10只样品进行静载测试,于200~240N.ｍ扭矩压紧24小时,未发现有断裂现象;(经验方式)
三、宏观观察

主要描述2011.5.20断裂样品)
1)断面:
两断裂样品断口均未见有明显拉长延伸变形痕迹,(证明样品断裂时是发生在材料的弹性范围,其承载力小于样品设计屈服强度),断口圆周边缘有较多断裂台阶,均处于样品六角头垫片根部R面上,断面齐平,呈灰色,局部区有明显撕裂,圆周边缘断面细腻,中心部位呈高低起伏脉状,(证明材料表面脆性,心部韧性),由圆周边缘台阶向里观察整个断面呈现河流状条纹,并向(图2)A区开口处聚拢汇集,(证明此处为样品最后破断区,圆周边缘台阶区为断裂起源点——裂源)
2)螺纹面及其它部位::
A.螺纹小径部位:底部有较多弧形凸出物,经尖状物拔动,有气体溢出,(证明样品表面有气体存在);
B.螺纹中径部位:中径区有较多折邹,局部有翻出翘起,并呈不规则锯齿状,(证明样品有多次返工滚丝挤压,表面残留第1次镀锌层)
C.其它部位:样品紧固配合螺母及六角头标示面均有黑漆喷涂,说明样品失效时不是产生在装配紧固工序过程中,(证明断裂是发生在下道或者是下X道工序,其不属即时断裂)
四、结论:延迟破坏(氢脆)
五、断裂机理剖析:
综合宏观螺纹面观察分析,可以确定此批次样品属返工产品,其返工项为螺纹,因而其批次产品必将进行多次酸洗、镀锌过程,在此过程中产生了氢原子并进入样品表面以分子方式聚集,损伤了样品材料晶界,使其脆化,强度下降,最终沿晶开裂形成断裂起源(在镀锌层未烘干情况下一部分氢气溢出,由于镀锌层的阻碍,在表面吹出若干气泡未破裂而保留);由于其断裂位置的特殊性(均产生于R角处),可认为冷镦镦头过程中,其头部材料在发生挤压流变时而产生了微变(渗碳体脱落或是金属材料位移产生的微裂),而这些微量变化区域极易成为捕捉氢原子的陷阱,从而形成较多周向台阶裂源;由喷涂黑漆说明样品失效断裂不是产生在装配紧固工序过程中,而是在装配工序以后中的一段时间,侧面进一步印证了延迟破坏;(氢脆又称延迟破坏,其产生时工件破坏不是在突加负载时,而是在加载后运行一段时间后发生;)
六、处理预案:
190-210℃保温12小时去氢热处理处理;

fangqingfeng123 · 发表于 2011-5-22 08:39:55

不好意思请版主编辑一下！！！

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