车用紧固件的开裂剖析及改良预防

改进措施步骤：

(1)要求轧钢厂改进钢材质量要求轧钢厂采用电渣重熔，增大钢液结晶速度，增大锻轧比，提高终轧温度和扩散退火等措施来改善或避免材料带状组织的产生。

(2)加强管理，完善制度

①从源头入手，严把原材料入厂关，同钢厂签定所购钢材技术协议，对所需钢材不仅要求带状组织小于3级，而且还要对所购钢材的化学成分、疏松与偏析、非金属夹杂、晶粒度、力学性能和表面粗糙度等指标提出具体要求。并对进厂钢材进行带状组织及表面粗糙度等检查，要求带状组织小于3级及表面粗糙度合格的钢材(包括其它指标也得合格)方可进厂。

②在钢材投入生产前，应先进行一次低倍的热酸蚀检验，防止有原始裂纹锻轧件的流入下道工序。

③对表面粗糙度较差的紧固件棒料在热处理前进行一次粗车，提高表面质量，消除后续调质处理的应力集中源。

采取以上改进措施后，没有再发生类似问题，使生产正常进行，杜绝了裂纹件的产生，产品质量得到了有效控制。

剖析车用紧固件的开裂情况及预防注意事项：

1、紧固件技术要求

　　1.1材料

　　1.2技术要求

　　2、热处理工艺与设备

　　(1)紧固件棒料淬火加热采用RJJ210529T型井式气体渗碳炉。清洗除油采用自制60kW筒形清洗槽。回火采用DL150型井式回火炉。

　　(2)调质工艺路线为930℃加热淬火→20～30min油槽淬火→(70～80)℃×5min清洗→650℃回火→交检。

　　3、检验方法与结果

　　3.1宏观分析

　　失效件裂纹形式均为纵向裂纹，表面裂纹1～3条不等，大部分裂纹深至中心。

　　3.2化学成分检测

　　任意找一裂纹件取样进行分析，主要化学成分的检测结果符合标准。

　　3.3硬度测定

　　在裂纹件轴向的中部机械加工成宽60mm，深2mm的平面，采用HB23000型布氏硬度计检测布氏硬度，检测结果为310HB、315HB、312HB，合格。

　　3.4金相分析

　　将带有裂纹的棒料横向切割，发现裂纹从表面到中心深10～30mm.对裂纹附近从外廓至心部做金相分析，结果是：分布较均匀的回火索氏体，3级，合格;晶粒度为5级，合格。

　　将带有裂纹的棒料切取试块，做900℃×1h的缓慢退火，结果是：裂纹沿带状组织中的铁素体带起裂并扩展，裂纹与带状组织的方向平行。裂纹附近金相分析结果是：带状组织极为粗大，大于4级。

　　3.5裂纹断口形貌观察

　　用线切割将带有裂纹的试块沿裂纹面剖开，检查其断口，观测结果是：裂纹面上无氧化颜色，裂纹四周也没有脱碳现象，说明裂纹是在淬火时及随后产生的。裂纹面较光洁细密，而非灰色及粗糙的状态，因此可以判定不是淬火加热温度过高或原始组织粗大所至。

　　4、结果分析与讨论

　　(1)根据检测失效件的化学成分表明，汽轮机紧固件棒料的材质符合GB/T122121992《铁素体马氏体耐热钢的化学成分和力学性能》国家标准，因此材料正确。

　　(2)根据裂纹件综合分析所揭示的各种形态特征可以判定：裂纹的产生不是淬火加热温度过高或加热时间过长或原始组织粗大所至，是工件在淬火时及随后产生的。

　　(3)由文献指出，低碳合金钢中的带状组织是钢材轧制过程中形成的，是以先共析铁素体为主的带与以珠光体为主的带彼此堆叠而成的铸态组织，是经常出现在钢材中的缺陷组织。

　　由于钢液在铸锭结晶过程中选择性结晶，形成化学成分不均匀分布的枝晶组织。铸锭中粗大枝晶在轧制时沿变形方向被拉长，并逐渐与变形方向一致，从而形成碳及合金元素的贫化带彼此交替堆叠。

　　在缓冷中，先在碳及合金元素贫化带析出先共析铁素体，并将多余的碳排入两侧的富化带，最终形成以铁素体为主的带;碳及合金元素的富化带中，过冷奥氏体稳定性较高，其后转变为以珠光体为主的带，因而形成以铁素体为主的带与以珠光体为主的带彼此交替的带状组织。因此，带状组织形成原因是由于铸态组织中存在比较严重的偏析。热轧后，偏析区将形成带状组织。成分偏析越严重，形成的带状组织也越严重。合金元素的带状偏析是形成带状珠光体2铁素体组织的必要条件，这种合金元素的带状偏析不容易消除。

　　带状组织的出现增大了工件的畸变与开裂的倾向。由此可以判定，带有裂纹的棒料产生轴向裂纹的主要原因是由于带状组织严重超差造成的。

　　因为带状组织相邻带的显微组织不同，它们的性能不同，在外力(如热处理过程中产生的热应力与组织应力)作用下，性能低的带易暴露出来，而且强弱带之间会产生应力集中，因而造成了总体力学性能降低，并且有明显的各向异性。这使得材料的横向断裂强度大大低于纵向断裂强度。在热处理过程中，组织应力和热应力在这些成分不均匀的偏析微区将会产生应力集中，最终导致棒料在热处理淬火过程中沿此薄弱区开裂。

　　通过分析，2Cr12NiMoWV属高淬透性马氏体钢，热处理过程中，组织应力较大，这也加大了裂纹的产生。现场调查还发现，此批产生裂纹的棒料表面比较粗糙，沿轴向表面有细小垄沟，这是棒料在锻轧过程中产生的，这些地方易形成应力集中，是诱发产生淬火裂纹的薄弱环节。

文章链接：易紧通 http://www.164580.com/article/detail_24643.html