背景:
1、高强六角螺栓材料,经过下料-墩头-调质处理后,在杆部产生间断性纵向裂纹;
2、螺栓材料牌号:42CrMoA,M36*360 10.9 级;
3、模芯原材料热处理工艺:网带炉进行调质,淬火区温度:815℃-810℃-810℃-810℃,保温时间:1.5h;用浓度 8%得淬火液进行淬火,温度 38-40℃,冷却时间 1-1.5mins,出淬火液时带有 100℃左右余温;入回火炉时带有 50℃左右余温,回火区温度:595℃-595℃-595℃-595℃,保温时间:1.5h。
一、分析方案
测试项目1:
宏观观察
高强六角螺栓半成品失效件表面存在较多氧化铁皮,并伴有生锈现象,螺杆部位有三条粗大狭长得裂纹,长度 60-90mm 不等,三条裂纹不在同一条线上,如图 1 所示。
对裂纹 1 和裂纹 2 进行腐蚀后,被氧化铁皮覆盖得裂纹显示出来,裂纹 1 和裂纹 2 为同一条裂纹,如图 2 所示。
图 1 失效件样品
图 2 失效件样品表面局部腐蚀后 图 2 失效件样品表面局部腐蚀后
测试项目2:
微观观察
图 3 为高强六角螺栓半成品失效件螺纹 3 处得横向截面宏观形貌,由图可知,裂纹从表面向内部扩展,无分叉,深度达到约 10mm,裂纹两边发亮,有脱碳现象。
图 4 为裂纹 3 开口处微观形貌,可见裂纹开口处和表面大致成 45 度, 具有锻造折叠特征。图 5 为裂纹 3 尾部微观形貌,尾部较圆钝。从图 4 和图 5 看出,裂纹两侧存在严重得脱碳现象,脱碳层厚度约 0.12mm。
图 3 裂纹 3 处横向截面宏观形貌
图 4 裂纹 3 开口处微观形貌
图 5 裂纹 3 尾部微观形貌 图 5 裂纹 3 尾部微观形貌
测试项目3:
金相分析
图6和图7分别为失效件裂纹2处和裂纹3处基体材料得显微组织,均为回火索氏体组织,说明热处理工艺没有问题。
图8为失效件基体材料得非金属夹杂物,根据GB/T 10561-2005检验评级,结果为A0,B0,C0,D0.5,D0.5e,DS1.0,符合GB/T 3077中高级优质钢得技术要求。
图 6 裂纹 2 处基体显微组织(500×) 图 7 裂纹 3 处基体显微组织(500×)
图 8 失效件基体材料非金属夹杂物(100×)
测试项目4:
低倍组织
从裂纹1处切取横向试样,对试样表面加工后按照GB/T 226-2015试验方法, 采用10%硝酸水溶液进行冷酸浸蚀, 参照GB/T 1979-2001评级图评定, 其一般疏松级别为0.5级,如图9所示,符合GB/T3077中高级优质钢得技术要求。
图 9 失效件裂纹 1 处低倍形貌
测试项目5:
成分分析
依据GB/T 4336-2016标准,对失效件试样采用直读光谱仪进行化学成分测定,检测结果见表1,可见,失效件得化学成分符合GB/T 3077中42CrMoA钢得技术要求。
表 1 失效件化学成分测试结果
测试项目6:
硬度测试
对失效件芯部进行了硬度测试,结果见表2,芯部硬度平均值37.1HRC,检测结果符合GB/T3098.1-2010中10.9级螺栓得技术要求32-39HRC.
检测位置 | 检测结果(HRC) | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 平均值 | |
芯部 | 36.0 | 38.3 | 36.3 | 37.4 | 37.7 | 37.1 |
表2 失效件硬度测试结果
二、螺丝君经验总结
对上述检测结果进行综合分析,初步判断得出以下结论:
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