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特種鋼制螺栓故障金相分析

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瀏覽:- 發(fā)布日期:2020-07-03 15:27:54【

M16×40的圓頭方頸螺栓, 35K鋼制作,性能等級8.8級, 表面鍍鋅。該批螺栓脫碳試驗(yàn)不符合《ISO898.1-1999》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,進(jìn)行脫碳原因分析


16.6.1  試驗(yàn)過程與結(jié)果


該批螺栓主要加工工藝:原材料、頭部冷鐓、退火、滾螺紋、熱處理、表面處理。


取故障件和同批退火后未滾螺紋的半成品件各1件進(jìn)行檢測,通過對比試驗(yàn),找出脫碳原因,試驗(yàn)件的宏觀形貌,見圖16-34。


同批半成品件和成品故障件



               圖16-34同批半成品件和成品故障件                          


把故障件縱向制成金相試樣,對螺紋部分進(jìn)行脫碳層深度檢測,檢測結(jié)果:螺紋中徑位置全脫碳層深度為0.069~0.076mm牙頂位置全脫碳層深度0.52~0.58 mm,脫碳層組織如圖16-35。

成品零件螺紋脫碳層組織




圖16-35  成品零件螺紋脫碳層組織


16.6.2  驗(yàn)證試驗(yàn)檢測


取該批的成品零件與半成品零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理前后的脫碳層深度試驗(yàn)檢測。


經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后的成品零件:頭下圓角處的脫碳層深度為0.13~0.14 mm ;頭下方頸部位脫碳層深度為0.31~0.36 mm。


沒有調(diào)質(zhì)熱處理的半成品零件:頭下圓角處的脫碳層深度為0.12~0.13 mm ;頭下方頸部位脫碳層深度為0.30~0.34 mm。

調(diào)質(zhì)熱處理的半成品零件

16-36 成品調(diào)質(zhì)后圓角處脫碳層

半成品調(diào)質(zhì)前圓角處脫碳層

 圖 16-37  半成品調(diào)質(zhì)前圓角處脫碳層




檢測結(jié)果說明該批產(chǎn)品經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后脫碳層深度沒有明顯增加,在頭下圓角處的脫碳層深度增加了約0.01 mm,如圖16-36。圖16-37;頭下方頸部位脫碳層深度增加了0.01~0.02 mm ,如圖16-38。圖16-39。







   圖16-38 成品調(diào)質(zhì)后方頸處脫碳層 圖16-39 半成品調(diào)質(zhì)前方頸處脫碳層



圖16-38 成品調(diào)質(zhì)后方頸處脫碳層      圖16-39  半成品調(diào)質(zhì)前方頸處脫碳層


16.6.3  分析與討論


在GB/T 5953緊固件標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,螺栓原材料脫碳層的最大深度不允許超過0.15D。


在GB3098.1緊固件標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,螺栓全脫碳層的最大深度不允許超過0.15 mm。


該批圓頭方頸螺栓退火后的半成品件,桿部方頸處脫碳層平均深度達(dá)到0.32mm,已超過《GB/T 5953》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大深度不允許超過0.15D(即0.24mm)的要求。


該批成品零件與半成品零件調(diào)質(zhì)熱處理前后的脫碳層基本上為全脫碳層,其深度均已超過了GB3098.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的全脫碳層最大深度為0.15 mm的要求。


該批故障螺栓的螺紋脫碳層檢查發(fā)現(xiàn),脫碳層基本上分布在螺紋牙頂,中徑與牙底位置的脫碳層很少。由于該批螺栓的調(diào)質(zhì)是在螺紋滾壓后進(jìn)行的,如果原材料無脫碳,調(diào)質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的脫碳對螺紋來說,各部位基本上都是差不多的,而該批螺紋脫碳層檢查結(jié)果說明脫碳主要是原材料帶來,產(chǎn)品調(diào)質(zhì)后的脫碳稍有一點(diǎn)增加。


已調(diào)質(zhì)螺栓脫碳層檢查結(jié)果與半成品樣(未調(diào)質(zhì)熱處理)的脫碳層檢查結(jié)果差不多,表明螺栓的脫碳層不是調(diào)質(zhì)熱處理時(shí)產(chǎn)生,調(diào)質(zhì)前已存在,調(diào)質(zhì)時(shí)脫碳層稍有點(diǎn)增加。


引起圓頭方頸螺栓脫碳試驗(yàn)不合格的原因是原材料的脫碳層深度超標(biāo)


16.6.4   結(jié)論與啟示


(1)由于該批螺栓的原材料脫碳層深度超標(biāo)造成螺栓脫碳檢查不合格。


(1)增加螺栓投產(chǎn)前的原材料脫碳檢查,防止脫碳層超標(biāo)的原材料投產(chǎn)。


(3)如果原材料存在脫碳,檢查沒有超標(biāo),但投產(chǎn)時(shí)需要考慮調(diào)質(zhì)熱處理的影響,防止因調(diào)質(zhì)熱處理時(shí)產(chǎn)生脫碳而使總脫碳層超標(biāo)。

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