高强度螺栓脆断的原因

cumtkxq

强烈建议楼主给个断口的正面图片

gaoxiwen

如果材料没有问题的话，
1 增碳
2 氢脆
3 回火脆性
每一个都是要命的，都有可能导致产品过早失效 ，
特别是前两种
增碳0.1%已非常严重，氢脆可用测氢或者扫描电镜照片来判断
回火脆性用X测线可判断

qibao9891

请说明回火后的冷却方式。

合金钢

谢谢各位大侠的讨论，尤其5楼说的很详细。应该还有高见。补充一些工件的说明：产品调制强度等级为10.9级。产品本身为冷锻产品。属于网架结构螺栓。样品已经被破坏，无法再次拍照。期望大家继续讨论。

刘武乐

猜测与冲槽有关，断裂位置都是冲槽附近，
楼主的槽形状看着不是很规则呀，最好再拍一个断口处的图片。

西渡高速钢

个人看法，谈几点：
1、对40Cr，硬度做到HRC34-37，是否合理有待商榷；
2、40Cr材料的回火脆性，总所周知，LZ是否考虑避免了，待交代；
3、冲槽的设计，有应力集中效应，故发生在该部位不足为奇；
4、怀疑电镀导致氢脆一说，既没根据也可以说不负责任。说你没根据，因为你拿不出断口的氢的存在证据；说你不负责任，因为，经过电镀的工件多了去了，是否都要发生氢脆断裂？答案显然不是；
5、表面增碳，无论多少，在冲槽部位会增大应力集中的倾向，更增大材料的脆性；
6、LZ的断口最好展示的更清晰一点，原始断口、除锈后的断口应给发给大家看看，以便分析判断裂源萌生部位；金相检查应在裂源部位选取，检查夹杂物、基体组织以及显微硬度值。如此，大家可更科学地作出判断。

耿建亭

看不到图片，推测是氢脆和应力集中叠加的原因。
个人意见，不足为凭。

为你付出

个人认为是材料问题或者是做锻造过程的硬伤！

腊月寒沫

个人认为增碳没有关系
否则0.1 mm的增碳让渗碳情何以堪
更何况是组织正常，且高温回火去内应力

合金钢

    最近，遇到高强度螺栓脆断的问题，把这个案例说出来讨论下。
    产品为4OCr材质，规格为16x2x63，杆部有冲槽。经网带炉调质后为HRC34一37；金相组织为2级，有少量铁素体，表面组织有0.1mm增碳。经电镀后，在使用过程中发生脆断。更离奇的是，客户反应，螺栓放在那里没使用，也自然断掉。断口都在冲槽位置。请各位大侠讨论下，是热处增碳所致，还是电镀氢脆？

风中之沙

合金钢 发表于 2012-11-23 22:13
可以补充一些，以上图片有一张完整的是客户寄回的同批未使用的产品，另外一张是将其拉伸试验拉断后的状况， ...

螺栓做拉力试验断裂位置就应该在螺纹部分，不允许断裂在杆部或者杆部与头部的结合处；
不过你这网架螺栓肯定是有问题的。我们公司生产的网架螺栓做拉力试验，断裂处只会在螺纹部分，槽位不会有裂纹出现。

风中之沙

西渡高速钢 发表于 2012-11-24 09:47
根据LZ后面跟进的部分照片，我提几句：
1、对冲槽——我觉得不是冲击出来的，而是小铣刀加工的。如果仅仅 ...

那槽位都是铣刀铣出来的。
槽位的位置和深浅标准都有规定的。尺寸不能随意更改；
10.9级螺栓的硬度标准规定为32-39HRC，也不能随意更改；

wl04012125

淬火裂纹，裂纹源在R角处，参与应力最大处

xiaochuan000123

螺栓硬度应控制在HRC33左右是最理想的硬度。个人觉得是硬度过高造成，

西渡高速钢

风中之沙 发表于 2013-3-15 14:46
那槽位都是铣刀铣出来的。
槽位的位置和深浅标准都有规定的。尺寸不能随意更改；
10.9级螺栓的硬度标准 ...

能否先将“自然”断裂的螺钉测试一下硬度？

另：

我们对国标中，规定了很多内容，持尊重的态度是必须滴。

既然我们严格遵守国标，那我们在螺钉设计时，在其螺杆部分设计那么一个定位用的槽，是否也符合国标的精神呢？显然，这一设计，国标中无相关文字描述，这就需要我们根据具体问题具体分析。既然我们在螺钉形状的设计没严格按国标来执行，那又何必拘泥国标中关于材料硬度值的参考意见呢？

国标中关于螺栓强度等级，其拉伸强度的高低是硬性指标，而对硬度值，那是参考指标。

对于螺钉定位槽的设计，当然，作为生产者必须按设计者给出的图纸来生产，这是工艺纪律，无可厚非。
但执行是一回事，技术沟通又是另一回事，当实际情况下发生问题时，除认真分析原因外，我们更应该将眼光瞄准“满足使用”、“如何更安全”、“更方便制造”、“如何降低成本”等等，来提出便于改善的措施。

不知诸位意下如何？待探讨中。。。。。。。

万飞飞

。。。。。。。。比较深奥

风中之沙

西渡高速钢 发表于 2013-3-17 09:00
能否先将“自然”断裂的螺钉测试一下硬度？

另：

GB16939国家标准要求必须有那个槽位的。还有，我做过很多试验，达不到那个硬度要求是满足不了螺栓的抗拉强度；人家标准的制定者不是瞎搞。

沧浪岁月

如果是氢脆断裂 淬火应力断裂 回火脆性断裂 就应该是大批量的零件失效   小批量出现应该判定是锻打过程造成的细小裂纹再加上其他原因造成的开裂 只有锻打才是逐件加工的

qibao9891

楼主在26楼说“另外补充，后来客户说并没有自然断裂的，都是承受负荷断裂，”

如果是自然断裂，没有原因可查。回火冷却是水冷，表面压应力，置裂没有驱动力的。

如果是受载断裂，基本可以确定是氢脆所致。不要做过多的分析了，全是无用功。
这个氢脆不是一开始就有的。所以在拉力实验中也不会表现出来。
电镀前的酸洗，螺栓含氢量上升，但未到表现出脆性的程度。拉力实验加载时间比较短，不会因此引起氢的重新分布。所以拉力实验断裂部位是螺纹部位，不是槽部。
使用后，螺栓受拉力影响，产生拉应力。槽部由于结构的关系，产生拉应力集中。拉应力使晶格间距加大。利于氢的富集。随时间推移，氢逐渐扩散，并在拉应力集中区域的槽部产生富集，最终产生氢脆。


愚见。

沧浪岁月

qibao9891 发表于 2013-5-2 23:07
楼主在26楼说“另外补充，后来客户说并没有自然断裂的，都是承受负荷断裂，”

如果是自然断裂，没有原因 ...

同批次的其他零件和失效件的工艺过程是一样的呀 这又怎么解释呢 谢谢楼上