热锻螺栓裂纹金相宏观形貌检测

10.9级热头六角大螺栓,规格为M36和M42,材质为ML42CrMo,热镀锌。

在成品上检查两种规格的螺栓时,发现部分螺栓头在螺栓下角处有裂纹。 然后,通过探伤发现螺栓头的下角有更多的裂缝,吸引了磁性颗粒。

测试过程及结果

螺栓热锻工艺:初锻温度1150±50℃,终锻温度850±50℃,中频加热约1-2分钟。 M36螺栓调质工艺:淬火温度870-875℃,回火温度575℃。 M42螺栓调质工艺:淬火温度865℃,回火温度550℃。

对失效螺栓进行宏观检查,螺栓头下的缺陷肉眼不易发现。 使用磁粉探伤后,发现螺栓头下方R角处有吸收磁粉的裂纹缺陷。

两种规格螺栓的宏观形貌如图14-23所示。

对于两种规格的螺栓,磁粉探伤后头部下R角处磁粉吸附的裂纹缺陷如图14-24所示。

图14-24 螺栓头下裂纹形貌

两种规格螺栓沿头部沿轴线切割,制样后进行金相组织检验。 M36和M42螺栓裂纹外侧的金相组织和裂纹形态基本相同。 裂纹从表面延伸到内部,但有些裂纹没有穿透表面; 螺栓表面有浅层全脱碳,裂纹开口处也有脱层现象。 对于碳,闭合裂纹两侧均未发现脱碳现象,如图14-25和图14-26所示。

两个螺栓(M36和M42)在裂纹两侧具有相同的金相组织,为回火索氏体组织。 裂纹主要沿晶粒扩展,沿晶粒趋势相同,有分支裂纹,如图14-27和图14-28所示。

两个规格的螺栓头下圆角及流线检查,

M36螺栓圆角处的纵向剖面上变形流线完整、顺畅,圆角处裂纹垂直流线扩展,尾端尖细,出现裂纹位置的圆角半径约为3mm,大于技术要求的下限(2mm),见图14-31。

M42螺栓圆角处的纵向剖面,可见圆角处变形流线完整、顺畅,圆角处裂纹垂直流线扩展,尾端尖细,出现裂纹位置圆角半径约为2.5mm,接近技术要求的下限(2.5mm),见图14-32。

M36 、M42螺栓头部流线均为横向中心位置偏上,两侧圆角处均有明显小折叠,说明两批螺栓头部镦锻变形不合理。

M36螺栓头部流线,见图14-33;M42螺栓头部流线,见图14-34。

对两个规格螺栓纵向剖面进行夹杂物检查评定,根据标准《GB/T 10516-2005 钢中非金属夹杂物含量的测定方法》评定:

M 36螺栓夹杂物DS类(单颗粒球状类)2.5级;D类(球状氧化物)粗系2级,细系2级,见图14-35。

M 42螺栓夹杂物DS类(单颗粒球状类)2级;D类(球状氧化物)粗系1.5级,细系2级,见图 14-36

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