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SWRCH35K螺栓头部弧形裂纹

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浏览:- 发布日期:2020-06-24 15:05:38【

取3件裂纹件进行宏观检查,3件故障件均在螺栓六角头端面上的凸台上有弧形裂纹,如图13-48所示。

   图13-48 头部凸台上有弧形裂纹件

图13-48 头部凸台上有弧形裂纹件

螺栓裂纹均处于头部凸台处,呈圆形或由几条圆弧形裂纹交错而成,裂纹大致与顶部圆形凹面同心。

将试样纵向切开,观察到裂纹附近晶粒流线正常,裂纹由上向下扩展,一直延伸到头部下方,某些部位有分支小裂纹,裂纹的线条刚健有力,尾端尖细,如图13-49所示。

裂纹处纵向截面低倍组织

 图13-49   裂纹处纵向截面低倍组织

将裂纹件的裂纹打开,对裂纹表面进行扫描电镜观察和能谱成分分析。裂纹表面为典型的冰糖状沿晶开裂,表面有轻微氧化,见图13-50。

对裂纹件进行低倍缺陷及流线检查,用线切割将试样头部端面切除两毫米取头部横截面,将另一试样沿轴线剖开取纵向截面,将试样置于1:1盐酸水溶液中热浸蚀,观察螺栓的低倍组织缺陷及流线。

螺栓头部横截面的低倍组织,可见螺栓中心部位存在针孔状疏松,而边缘部位因经过镦打,大部分疏松已被锻合,但靠近边缘部位的裂纹较明显,裂纹附近未发现低倍缺陷,图13-51所示。

螺栓头部纵向试样经酸蚀后,头部流线沿外形分布,流线合格,如图13-52。

裂纹表面扫描电镜分析

图13-50 裂纹表面扫描电镜分析

螺栓头部低倍组织

图13-51   螺栓头部低倍组织

螺栓头部流线

图13-52  螺栓头部流线

对螺栓头部进行金相检查, 螺栓头部凸台处的金相组织,为回火索氏体,见图13-53。

螺栓头部凸台处表面金相组织,表面脱碳,脱碳层厚度约为0.1mm,见图13-54。

 螺栓凸台处的金相组织 图13-54 螺栓凸台处表面的金相组织

图13-53 螺栓凸台处的金相组织         图13-54 螺栓凸台处表面的金相组织

裂纹处的金相检查,裂纹两侧组织均为回火索氏体,未见碳势异常,无脱碳,见图13-55(裂纹处的白灰色颗粒为制样时留下的异物)

裂纹两侧金相组织

图13-55  裂纹两侧金相组织

对断裂件不同部位进行显微硬度梯度试验,检测结果:头部凸台处表面硬度梯度,结果显示,在距表面1mm范围内硬度低于250HV,这是由于该处表面脱碳所致,心部硬度为350HV左右。

对断裂件进行夹杂物检查,根据GB/T 10516-2005标准进行评定,试样中存在轻微D类(球状氧化物)夹杂,但夹杂物较为分散,并未见在裂纹附近偏聚,如图13-56所示。

裂纹附近夹杂物

图13-56 裂纹附近夹杂物

用直读光谱法对断裂件进行化学成分分析,其化学成分符合JIS G3507.1-2005标准中SWRCH35K钢的要求。

13.6.3   结论与启示

裂纹件的裂纹与材质、硬度、金相组织、夹杂物等无关。与头部成型和切六方应力、热处理有关。

该批螺栓头部变形大,由于设计成一凹面,在凹面与凸台过度处易造成应力集中。头部经冷镦变形后冲切六方成型,由于螺栓头部变形大,六方冲切后在凸台处的变形应力过大,经热处理后在凸台处产生淬火裂纹。

裂纹走势刚健有力,尾端尖细,裂纹两侧组织无异常,无脱碳,该裂纹为淬火是形成的裂纹 。

对裂纹表面进行扫描电镜观察和能谱成分分析,裂纹表面为典型的冰糖状沿晶开裂,表面有轻微氧化,也进一步确定该裂纹为淬火裂纹。

如果故障件裂纹是在淬火前就有的,则故障件经淬火后的裂纹就会有氧化,两侧组织就会有一些异常,另外,故障件表面已有脱碳,裂纹两侧组织也会有脱碳,但该故障件裂纹无脱碳,裂纹两侧组织也无差异,说明了该裂纹为淬火裂纹。

13.6.3  结论与启示

(1)螺栓头部凹面外侧凸台上的弧形缺陷为淬火裂纹。

(2)螺栓头部变形大成型后内应力过大,热处理前需要去除内应力,建议这类螺栓,头部成型后采用去内应力回火,然后在进行热处理。

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