<menuitem id="fzxxx"><dl id="fzxxx"><listing id="fzxxx"></listing></dl></menuitem><var id="fzxxx"></var>
<var id="fzxxx"><strike id="fzxxx"></strike></var>
<cite id="fzxxx"><video id="fzxxx"></video></cite>
<cite id="fzxxx"><video id="fzxxx"></video></cite>

國檢檢測歡迎您!

微信公眾號|騰訊微博|網站地圖

您可能還在搜: 無損檢測緊固件檢測軸承檢測浙江綜合實驗機構

社會關注

分享:35CrMo鋼螺栓在縮徑加工時的斷裂原因

返回列表 來源:國檢檢測 查看手機網址
掃一掃!分享:35CrMo鋼螺栓在縮徑加工時的斷裂原因掃一掃!
瀏覽:- 發布日期:2021-09-15 09:53:49【

張本國 1,2,趙 ?。?2,夏建生1,2,范利鋒3

(鹽城工學院1.機械工程學院;2.江蘇省模具智能制造工程技術研究中心,鹽城 224051;

3.內蒙古大學交通學院,呼和浩特 010070)

摘 要:利用化學成分分析、組織與斷口觀察、力學性能測試等方法分析了高強度35CrMo鋼螺栓在縮徑加工過程中的斷裂原因.結果表明:35CrMo鋼螺栓的斷裂具有典型的脆性斷裂特征;35CrMo鋼組織的不均勻性導致其抗拉強度較低,在縮徑加工的矯直工序中,當螺栓縮徑部位的拉拔力較高時,螺栓斷裂.

關鍵詞:35CrMo鋼;螺栓;縮徑加工;斷裂

中圖分類號:TG376.8 文獻標志碼:B 文章編號:1000G3738(2017)06G0095G0FractureReasonof35CrMoSteelBoltinNeckingProcess

ZHANGBenguo1,2,ZHAOJian1,2,XIAJiansheng

1,2,FANLifeng

    (1.CollegeofMechanicalEngineering;2.JiangsuMouldIntelligentManufacturingEngineeringResearchCenter,

YanchengInstituteofTechnology,Yancheng224051,China;3.TransportationofInstitute,InnerMongoliaUniversity,Hohhot010070,China)

    Abstract:ThereasonforfractureofhighGstrength35CrMosteelboltduringneckingprocesswasanalyzedby

themethodssuchaschemicalcompositionanalysis,microstructureandfractureobservationandmechanicalproperty

testing.Theresultsshowthatthefractureof35CrMosteelbolthadatypicalbrittlefracturecharacteristic.The

microstructueofthe35CrMosteelwasnonGuniform,resultingintherelativelylowtensilestrength.Duringthe

straighteningofneckingprocess,whenthepullingforceattheneckingpartoftheboltwasrelativelyhigh,thebolt

fractured.

    Keywords:35CrMosteel;bolt;neckingprocess;fracture


0 引 言

目前,我國風電行業塔筒中普遍使用35CrMo鋼制螺栓.某廠在使用35CrMo鋼生產塔筒螺栓的過程中,在縮徑加工的拉拔矯直工序時螺栓經常發生斷裂,造 成 材 料 的 浪 費 和 成 本 的 增 加.國 內 外 在35CrMo鋼的斷裂失效分析方面均已進行了較多的研究[1G4],但對于其在加工過程中斷裂原因的研究較少.為了找到35CrMo鋼螺栓在縮徑加工時斷裂的原因,作者對此斷裂螺栓進行了失效分析.

1 理化檢驗及結果

1.1 化學成分

    在斷 裂 35CrMo鋼 螺 栓 上 取 樣,根 據 GB/T4336-2002,利用 Labspark1000型火花直讀光譜儀進行化 學 成 分 檢 測.由 表 1 可 見,斷 裂 螺 栓 鋼的化學成分滿足 GB/T3077-1999對35CrMo鋼的化學成分要求,有害元素磷、硫的含量低于標準規定的指標.

1.2 斷口形貌和夾雜物

    由圖1可以看出:斷裂螺栓斷口呈灰色,表面粗糙,可見明顯棱線;斷口附近無塑性變形區,斷口表面存在裂紋源區和裂紋擴展區;斷口具有典型的脆性斷裂特征.在斷裂 螺 栓 斷 口 處 的 裂 紋 源 區 截 取 試 樣,在FEIQuanta200型 掃 描 電 鏡 (SEM)下 觀 察 形 貌 .

斷裂螺栓35CrMo鋼的化學成分(質量分數)

圖1 斷裂螺栓斷口宏觀形貌

    由圖2可以看出:斷口裂紋源區附近無冶金和加工缺陷;裂紋源區主要呈穿晶斷裂和沿晶斷裂形貌,并伴有韌窩混合斷裂特征;在裂紋源區存在大量夾雜物.

圖2 斷裂螺栓斷口裂紋源區的SEM 形貌


圖2 斷裂螺栓斷口裂紋源區的SEM 形貌

Fig.2 SEM micrographsshowingcracksourceregiononfracture

surfaceoffracturedbolt a atlow magnificationand

b athighmagnification

    利用SEM 附帶的 EDAXGenesis2000型能譜儀(EDS)對夾雜物進行化學成分分析.由圖3可以看出,裂紋源區的夾雜物主要有氧化物、硅酸鹽和鋁酸鹽等.顆粒較大的硅鋁酸鹽類(尺寸達25 mm)和球狀氧化物(尺寸達9mm)的聚集分布將降低鋼的韌性,對螺栓的后續加工危害極大.特別是在拉拔矯直工序中,它們可作為裂紋源.同時,這些夾雜物破壞了鋼基體的連續性,造成應力集中.一旦受到拉應力或切應力的作用,裂紋將在夾雜物處萌生,沿夾雜物擴展,最終導致斷裂.

1.3 顯微組織

    將螺栓縮徑區剖開,橫向截取金相試樣,經4%(體積分數)硝酸酒精溶液 腐 蝕 后,用 FEIQuanta200型掃描電鏡(SEM)觀察其顯微組織.由圖4可以看出,螺栓縮徑區中心的顯微組織主要為上貝氏體(呈羽毛狀和顆粒狀),邊緣位置的顯微組織主要為上貝氏體,其晶粒相對粗大.從螺栓縮徑區中心到邊緣顯微組織的變化可以看出,該螺栓的顯微組織不均勻.

1.4 力學性能

1.4.1 硬 度

    在斷裂螺栓縮徑區,垂直于軸線方向用線切割機床切取厚度為8 mm 的試樣,利用 HRG150A 型手動洛氏硬度計和 HBEG3000A 型電子布氏硬度計測截面硬度,測試部位為近表面位置(如圖5中1,6,a,f所示)、1/2R(R 為試樣半徑)處(如圖5中2,5,b,e)、中心位置(如圖5中c所示)硬度.布氏硬度測試時的壓頭直徑為5mm,載荷為7350N.測試結果顯示,測試點1,2,3,4,5,6處的硬度分別為38.0,40.5,42.0,41.0,41.5,39.0HRC,測試點a,b,c,d,e,f處的硬度分別為 459,350,337,340,429,289HBW.不同位置的硬度差異較大,這驗證了螺栓組織的不均勻性.

1.4.2 室溫沖擊韌性

    在斷 裂 螺 栓 未 變 形 部 位 橫 向 截 取 尺 寸 為10mm×10mm×50mm 的沖擊試樣,開 V 型缺口,采用JBGS300型數顯擺錘式沖擊試驗機進行室溫沖擊試驗.測得不同試樣的沖擊韌度分別為145.0,102.5,112.0J??cm-2,均高于 GB/T3077-1999規定的35CrMo鋼沖擊韌度指標(不小于78J??cm-2).但是,其沖擊韌度測試值的差異較大,說明不同區域韌性差異較大,這驗證了螺栓組織的不均勻性.

圖3 斷裂螺栓斷口裂紋源區的SEM 形貌和不同位置的 EDS譜


1.4.3 室溫拉伸性能

    在斷裂螺栓未變形區和縮徑區橫向截取拉伸試樣,尺寸如圖6所示.利用 XDG121A 型材料萬能試驗機進行拉伸性能試驗,拉伸速度為2mm??min-1.試樣拉伸斷裂位置均接近中間位置,螺栓未變形區

和縮徑 區 的 抗 拉 強 度 分 別 為 (680±20)MPa 和(780±10)MPa,均低于 GB/T3077-1999規定的性能指標 (不 小 于 985 MPa);斷 后 伸 長 率 分 別 為12.0%±0.6%和8.0%±0.5%,小于 GB/T3077-1999規定的指標(不小于12%).螺栓縮徑區比未變形區具有更高的抗拉強度,但伸長率有所下降.這說明螺栓在縮徑拉拔過程中存在一定的加工硬化作用,導致抗拉強度提高而塑性降低.


1.4.4 縮徑區表面殘余應力

    采用 XStress3000型 X射線殘余應力分析儀測得螺栓縮徑區的殘余應力為(172.58±20.00)MPa.螺栓在縮徑拉拔過程中,其表面受到外載荷作用,在距表面一定距離內發生彈塑性變形.當外載荷卸去后,彈性變形恢復,而塑性變形保留,形成表面殘余應力.當殘余應力和矯直過程中的切向應力疊加時,可誘發縮徑區的斷裂.

2 斷裂原因分析

    斷裂螺栓用35CrMo鋼中的非金屬夾雜物含量較高,特別是脆性夾雜物級別較高,且呈大顆粒聚集分布.由于非金屬夾雜物同基體金屬的彈塑性存在較大差異,在拉拔矯直變形時,夾雜物周圍產生應力集中,使夾雜物和基體的界面出現微裂紋.隨著變形的不斷進行,微裂紋不斷萌生并擴展形成空洞,破壞了基體的連續性,進一步造成應力集中.裂紋沿夾雜物方向擴展,最終導致螺栓斷裂.斷裂螺栓縮徑區的顯微組織不均勻,導致螺栓不同區域的力學性能存在較大差異:縮徑區橫截面

不同位置處的硬度存在差異,呈現出極明顯的非對稱性;拉拔加工過程中產生了加工硬化,導致螺栓的抗拉強度增大而塑性降低.組織和力學性能的不均勻性使得螺栓在外力作用下易產生應力集中,進而造成裂紋在局部位置的萌生和擴展,最終導致螺栓斷裂.

螺栓在拉拔過程中在縮徑區產生了較高的表面殘余應力,并在矯直過程中受到較大的切應力.殘余應力與矯直切應力的疊加導致螺栓的局部應力高度集中,為裂紋的萌生提供了較高的應力支持.

3 結論與措施

    (1)35CrMo鋼螺栓在縮徑加工時的斷裂具有典型的脆性斷裂特征.

    (2)35CrMo鋼中非金屬夾雜物含量較高,特別是脆性夾雜物顆粒級別較高,且呈大顆粒聚集分布,易形成裂紋源;螺栓組織的不均勻造成有些部位的抗拉強度較低,在縮徑矯直工序中,螺栓縮徑部位的拉拔力較高時形成開裂并導致螺栓斷裂.

    (3)應在材質檢驗方面加強管理和控制,防止低于國家執行標準的材料進入生產工序,以避免出現不合格產品或降低產品質量.

(文章來源:材料與測試網-機械工程材料 > 2017年 > 6期 > pp.95

最新資訊文章

青青热久免费精品视频在 <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链>