机械加工螺母裂纹失效分析

六方薄螺母，规格为фL14，材料牌号1Cr11Ni2W2MoV，在装机时发现部分螺母表面有裂纹，裂纹沿螺母外缘六角棱角处贯通螺母两端面及内孔，呈开裂状。

16.11.1  试验过程与结果

故障批螺母为机械加工螺母。

加工工艺如下：单轴自动机→六角→ 锪孔→ 去毛刺→粗振→ 热处理(硬度d=3.4~3.7) Ⅳ类检验→吹砂→攻螺纹→探伤→镀铜(3~5μm)→终检

加工工艺和加工过程，经复查无异常情况。

裂纹螺母外观均为镀铜表面，除裂纹外未发现异常现象。裂纹分布在螺母六方棱角处，为穿透裂纹，示意如图16-63。

图16-63 裂纹形貌示意图  

由于螺母已完全裂开，把1件故障件顺裂纹方向，手工分开为两部分，得到两件断口试样。

对两件断口试样目视检查，两件断口的裂纹表面均被镀铜层复盖。裂纹无明显的裂纹源，裂纹纵向扩展，并裂透螺母壁厚，低倍形貌见图16-64。其中一件断口裂纹处的上下端面有明显的挤入物，挤入物与裂纹面形成小台阶，见图16-65、图16-66。

图16-66 裂纹的低倍形貌

取1件断口试样按正常的表面处理退铜工艺进行退铜，另一件未退。对退铜和未退铜的断口扫描电镜观察：两断口表面均无塑性变形，裂纹发展方向沿螺母轴线方向扩展。

未退铜的断口，整个裂纹表面复盖有镀铜层，宏观无夹杂、疏松等冶金缺陷，裂纹两端面有明显的挤入物形成台阶，见图16-71。

裂纹两端面，明显的挤入物形成台阶的高倍形貌，见图10、图11。

裂纹中心镀铜层扫描电镜组织形貌，见图13；

裂纹边缘部位镀铜层扫描电镜组织形貌，见图14

图9裂纹两端面有明显的挤入物

     图9裂纹两端面有明显的挤入物

把裂纹另一半去除镀铜层后不腐蚀观察，裂纹处宏观无夹杂、疏松等冶金缺陷，裂纹纵向裂纹无塑性变形痕迹，纵向两端面处无挤入物，见图17。

去除镀铜层的裂纹中心部位和裂纹边缘部位，高、低倍电镜扫描组织，见图18、图19、图20、图21。

图17 去除镀铜层的裂纹形貌