高强度螺栓延迟断裂的预防措施
作者:佚名   发布时间:2010年09月01日 点击数:

  目前,由螺栓联接引起的延迟断裂仍然是一个严重的产品质量问题。延迟断裂是材料在静止应力作用下,经过一定时间后突然脆性破坏的一种现象,是材料一环境一应力相互作用而发生的一种环境脆化,是氢导致材质恶化的一种形态。延迟断裂现象是妨碍高强度螺栓提高强度的一个主要因素。
产生延迟断裂是涉及到材料加工,环境等因素。本文从紧固件生产实践,提出延迟断裂的预防措施,供同行参考。
1、抗拉强度的偏差管理
  在保证螺栓达到各项力学性能指标的基础上(尤其把抗拉强度和保证应力控制在合格范围内)要把螺栓的硬度控制在一定范围内。
2、防止螺栓表面层的增碳
  脱碳通常有利于延迟破坏性能的提高,但是必须充分考虑疲劳强度的下降,并且不至于螺栓脱扣、滑牙。对原材料的预先退火工序必须严格注意脱碳和增碳,而在最终调质淬火时对于螺纹表面增碳是不允许的。
  冷拔前盘条需要经过软化退火或球化退火,为了防止脱碳往往使用保护气氛或炉中放置木炭。如果炉中气氛控制不当或者发生特殊情况时,会在原材料表面造成增碳。由于螺纹处表面增碳,会使强度增加而塑性下降,导致延迟断裂。
3、防止渗磷
  拉拔是生产高强度螺栓的第一道工序,但在拉拔前,盘条须经过磷化锌薄膜处理,增加光洁度,冷镦、调质淬火处理制成螺栓,会有磷渗入表面层里。对于高强度螺栓,可在热处理前用金属清洗剂和酸洗洗净磷化膜,达到防止渗磷的目地。要注意的是钢渗磷后,钢的临界点AC上升,表面出现较多铁素体,也影响后序发黑和氧化着色表面处理
4、减少应力集中的形状
  螺栓头部是应力集中部位。典型螺栓的头部为六角形,从圆形成型为六角形的。冷镦变形可达60~80%,不允许有任何折叠,尤其是冷镦复杂形状的凸缘类螺栓。但由于机床精度,操作工人的技术水平,模具尺寸和质量等综合因素的影响,造成螺栓头部和杆部结合处的晶粒破碎或金属纤维断裂。此处组织很不均匀,并形成一个脆性断裂危险区域,造成应力集中。不完全螺纹和全螺纹形状的螺栓,应在允许的范围内,做到形状尽可能缓和应力集中。在调整冷镦机床时,不应忽视机床间隙,模具间隙以及机床模具间的误差,合理分配螺栓头部的镦锻变形量,增大头杆结合处的过渡圆角,使其内部组织达到合理状态。
  对调换每种规格产品试模的样件,冷镦时应给予5~200件报废,特别是在那些应力集中的部位不能有伤痕。
5、良好的金属流线
  金属的纤维组织沿轧制方向流动,这种因碳化物等脆性粒子在冷镦和冷挤加工时被细化、晶粒沿伸长方向变细变长,显示出导向所致。这种纤维组织就是塑性加工后,由变形产生的纤维流线。螺栓冷镦锻时,特别是在头杆连接处,如果冷镦锻质量拙劣,头部纤维塑性流线就紊乱、切断,这对高强度螺栓是不允许存在的缺陷,这将导致延迟断裂的发生。
                      ——本文摘自《中国金属制品网》