硬度测试
采用CLC-200R型洛氏硬度计测定其硬度,测试位置为螺栓中心到边缘,结果为:36.5HRC~38HRC。符合相关技术条件要求(35HRC~41HRC)。
分析与讨论
3.1 断裂性质分析
螺栓断口附近无塑性变形,断口的晶面平坦,无附着物,并可见白亮的、不规则的细亮条,并存在鸡爪形的撕裂棱和韧窝。属于典型的氢脆沿晶断裂特征。
3.2 断裂原因分析
氢脆是螺纹紧固件的失效模式之一,经过表面镀覆的高强度螺纹紧固件尤其容易发生氢脆。该螺栓的强度为1100MPa,属于高强度螺栓,其氢含量达到0.0011%,易造成氢脆现象。
产生氢脆断裂的渗氢原因主要有三种:①热处理过程中渗入的氢;②在电镀、酸洗过程中产生的氢;③在使用环境下渗入的氢。
根据实际情况调查,该炉批的材料在热处理时充氩气保护,无氢元素的引入,且刚生产的螺栓尚未出厂使用,不存在含氢的使用环境,故可以排除①和③两种引起渗氢的原因。而实际加工过程中的酸洗和电镀就成了渗氢的来源。
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该批螺栓在酸洗后立即进行了除氢处理,且酸洗造成的渗氢量很小,故在验证试验时取酸洗并除氢后的零件进行氢含量检测时,其结果为0.0002%。故可排除是由酸洗引起的渗氢。
在该批螺栓的镀锌过程中,由于次表面效果不理想,又立即进行了返镀,返镀使其本该的除氢工序延后,且返镀后的除氢时间只有3h,故未将渗入的氢除干净,从而产生了氢脆现象。
3.3 验证试验
使用和该螺栓同炉批的原材料按照相同工艺规程加工成成品螺栓,镀锌后再进行除氢,时间为24h,再进行氢脆试验,没有再出现异常断裂,各项指标均符合相关技术条件要求。
主要测试项目: 标准试样的拉—拉 、拉—压 、拉—拉疲劳试验 、抗剪切疲劳试验 、模拟安装轴力衰减 、防松性能 、组合预紧、高温蠕变等
外观尺寸: 螺纹通止规、粗糙度、各类长度尺寸。
短时力学:(布、洛、维)硬度、再回火试验、(常温、高温)拉伸试验、静载锚固、保证载荷、各类有效力矩、锁紧性能、扭矩系数,紧固轴力、摩擦系数、抗滑移系数、拧入性试验,垫圈弹、韧性、氢脆试验、压扁、扩口、扩孔试验、弯曲、(单面、双面)剪切试验、摆锤冲击等。
长时力学: 应力松弛、高温蠕变、应力持久试验、横向振动、疲劳试验等。