江苏省江西机械商会 - 机械行业协会服务平台

江苏省江西机械商会 - 机械行业协会服务平台

江苏省江西机械商会是经民政部门批准注册的跨地域社会组织,本商会自创办五年来,已被授予“AAAA”级社会组织称号,现已拥有会员企业200余家,包括:汽车行业、工程机械、机床工具、专用汽车、农业机械、矿山机电、生产服务、模具制造、科研院所、大专院校等。本商会以增进友谊、交流信息、协调关系、发展经济为宗旨,以团结会员单位、促进机械行业健康发展为工作目标,致力于内引外联,已与深圳市机械行业协会、淄博市机械行业商会等协会(商会)建立友好关系。行业商会的使命是:延长产业链,筑就大平台,汇聚行业力量,团结发展共赢;坚持科技创新和管理创新,引领地方装备制造业走向强盛!

菜单导航

2Cr13螺栓断裂原因分析

作者: 江西省机械行业商会 更新时间: 2019年10月23日 18:35:23 游览量: 140

简述:

2Cr13螺栓断裂原因分析 ,机械社区

2Cr13钢属于马氏体不锈钢,淬火后经高温回火处理,该钢具有良好的抗弱腐蚀介质能力和综合力学性能,因而被广泛应用于航空、航天以及船舶等各领域,其中也应用于航天紧固件产品。开槽圆柱头螺栓,材料牌号为2Cr13,在成检前发现5件杆部存在轴向裂纹,此批螺栓共计366件,现对其中1件开裂螺栓进行原因分析。该批零件由规格为φ20mm的2Cr13棒材加工制造,其生产工艺流程为:车→铣→钳→热处理→磨→滚丝→清洗→表面处理→试验→成检。

1.试验过程与结果

(1)宏观检查 开槽圆柱头螺栓开裂宏观形貌如图1所示,可见螺栓表面裂纹沿轴向分布,较平直,裂纹从头部台阶处到螺纹端头,总长约35.1mm,肉眼观察,裂纹深度较浅,螺栓外表面未见明显机械损伤。

2Cr13螺栓断裂原因分析

开槽圆柱头螺栓开裂宏观形貌

(2)金相检查

由于螺栓较长,分段截取进行镶嵌试样。截取开裂螺栓杆部纵截面、横截面进行金相检查,宏观形貌如图2所示。根据GB/T10561试验方法,对开裂螺栓杆部纵截面进行非金属夹杂评级,A类0.5级,B类2级,C类0级,D类0级,DS0级。经4 %硝酸酒精水溶液腐蚀后,螺栓头部发现尺寸约(长4.9mm×宽0.6mm)的条带区域(见图2),沿轴向分布,内部为晶粒清晰的等轴晶(见图3),明显区别于基体,且对应于开裂位置的延伸线。横向截取开裂螺栓螺纹处腐蚀后,开裂位置未见脱碳现象(见图4),条带区深约0.3mm。基体组织为回火索氏体组织(见图5)。

2Cr13螺栓断裂原因分析

图2 开裂螺栓杆部截面宏观形貌

2Cr13螺栓断裂原因分析

图3 开裂螺栓纵截面形貌

2Cr13螺栓断裂原因分析

图4 开裂螺栓横截面形貌

2Cr13螺栓断裂原因分析

图5 螺栓正常位置组织

(3)能谱分析

分别对图3中基体和条带区域进行能谱成分分析(EDS),表1为两区域能谱成分的半定量分析数据。

表1 螺栓基体及条带区域能谱成分(重量百分比)结果(%)

位置

 

Fe

 

Cr

 

Mn

 

Si

 

C

 

基体

 

84.27

 

13.70

 

0.50

 

0.34

 

1.19

 

条带区域

 

97.05

 

1.29

 

0.47

 

0.10

 

1.09

 

可以看出,基体主要成分为Fe(84.27%)、Cr(13.70%)、Si等元素,主要成分符合Cr13型不锈钢要求。条带区域主要成分为Fe(97.05%)、Cr(1.29%)、Si等元素,但Fe、Cr元素明显区别于基体成分。

(4)硬度测试

分别对异常条带区域及基体进行显微硬度测试,测试结果如表2所示。螺栓硬度满足设计要求(26~28.5HRC),偏下限,条带区域的硬度明显偏低。

显微硬度测试结果

测试点

 

维氏硬度HV0.2

 

换算为HRC

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

条带区域

 

95

 

93

 

95

 

98

 

85

 

 

基体

 

260

 

258

 

260

 

259

 

258

 

26.0

 

2.开裂原因分析