高强度螺栓脆断的原因

合金钢 · 发表于 2012-11-19 15:16:55

本帖最后由合金钢于 2012-11-19 20:42 编辑

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？

腊月寒沫 · 发表于 2012-11-20 00:33:46

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

为你付出 · 发表于 2012-11-20 03:51:59

个人认为是材料问题或者是做锻造过程的硬伤！

耿建亭 · 发表于 2012-11-20 07:43:16

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。

西渡高速钢 · 发表于 2012-11-20 07:56:01

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。

刘武乐 · 发表于 2012-11-20 08:05:22

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。

合金钢 · 发表于 2012-11-20 20:36:58

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。

qibao9891 · 发表于 2012-11-20 23:34:43

请说明回火后的冷却方式。

gaoxiwen · 发表于 2012-11-21 08:30:06

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

cumtkxq · 发表于 2012-11-21 10:17:01

强烈建议楼主给个断口的正面图片

llyyhh520 · 发表于 2012-11-21 11:18:43

1.氢脆应该不是，因为不使用的零件也断裂不符合氢脆的特征。
2.34-37HRC硬度不是原因
3.渗碳0.1不是原因，但渗碳层的硬度及组织值得检查
4.请做一下断面的金相。
5.再做一个断面显微硬度检查，由表及里。HV0.3

llyyhh520 · 发表于 2012-11-21 11:22:30

产品是不是第一次做，渗碳的工艺、淬火的工艺、回火的工艺是否合适。值得研究

gaoxiwen · 发表于 2012-11-22 10:27:37

luckiver 发表于 2012-11-22 08:38
請問氢脆如何用扫描电镜照片来判断, 要具體點 .

你这张图片符合氢脆的特征
但是要是判断是否为氢脆，还要再发一些照片，倍数能否小些
另外还要几张断口的宏观照片

长城好汉 · 发表于 2012-11-22 13:45:13

楼主好：请把这个零件的工艺路线介绍一下好吗？请具体一点。谢谢！

gtn1314 · 发表于 2012-11-22 20:44:37

luckiver 发表于 2012-11-22 08:38
請問氢脆如何用扫描电镜照片来判断, 要具體點 .

主要是晶界面有应力纹，又称鸡爪纹，以前有个老法师教我要在高倍下观察，一般3000X左右，说有鸡爪纹必然是氢脆，但是院士写的断口学上倒又不同意这个观点。一般是要综合断面含氢量+零件本身的强度来综合判断，强度越高，越容易发生氢脆，哪怕氢含量不是很高，做断面含氢量一定要及时，不要过很久再做。
各人会有各人的经验，比如我看到过的氢脆断面是有沿晶+韧窝的混合断口，综合分析了各方面指标后才最终推断为氢脆。

chengshi_37 · 发表于 2012-11-22 22:31:44

gtn1314 发表于 2012-11-22 20:44
主要是晶界面有应力纹，又称鸡爪纹，以前有个老法师教我要在高倍下观察，一般3000X左右，说有鸡爪纹必然是 ...

夏工分析透彻,如有图文,绝对堪称经典教材

合金钢 · 发表于 2012-11-22 22:56:09

非常感谢各位的讨论，这张图片很有参考价值。各位分析的也让我受益匪浅！谢谢！

wind1.chen · 发表于 2012-11-23 08:47:53

放置自然断裂，又是从冲槽处断裂，这个螺栓的断裂与内应力有关，建议楼主从这个方面入手，进行断口、金相分析

tshyj · 发表于 2012-11-23 10:15:14

希望LZ发一个工件照片，尤其是照片明确显示冲槽形态，这样对于分析更有利。

张跃腾 · 发表于 2012-11-23 11:15:43

西渡高速钢发表于 2012-11-20 07:56
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 ...

我个人感觉应该是锻造后有伤或是淬火裂纹在一个就是内应力为消除干净

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