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應寧波D標準件公司需求,河北國鼎信檢測技術服務有限公司帶領技術團隊協助D公司處理產品質量問題。提供分析理論,出具產品失效分析報告。
情況簡介:
寧波D標準件公司委托扭剪型螺栓斷裂樣品1支(牌號ML20MnTiB、規格M24×85mm)。此樣品安裝在生產廠房對接梁處,安裝好后第二天發現斷裂。螺栓斷裂位置發生在螺桿與絲扣處,斷口平整,斷裂源位于黃色處,在斷口劃線處取金相試樣進行分析,實物形貌見圖。
工藝簡介:酸洗拔料-冷鐓加工-熱處理(淬火860℃,回火402℃)

實物斷口形貌
經國鼎信技術團隊對各項檢測數據結果進行分析:
1、斷裂源附近螺紋初始處有顯微裂紋存在,同時浸蝕態顯微組織裂紋處脫碳層深度與正常部位相同,表明裂紋是在熱處理之前就已經存在,應該是在螺紋加工過程中產生的裂紋。
2、基體內存在氮化物,與本身材質含有Ti、B元素有關,氮化物特性是硬且脆,尤其是呈尖角狀時,當材料受到外應力時,氮化物無法同材料基體一同發生彈性或塑性變形,易在氮化物周圍形成初始裂紋源。
3、基體內部的顯微組織的差異,與熱處理有一定的關系,不同的組織,其各項性能也會存在差異(如韌塑性、硬度等)會使材料存在組織應力。在淬火工藝可以保證奧氏體全部轉變為馬氏體的前提下,應適當調高回火溫度或延長保溫時間,使淬火組織轉化均勻。
4、回火溫度為402℃,應當考慮是否合適。一般金屬材料的第一類回火脆性出現在250℃-400℃,而扭轉和沖擊載荷對回火脆性敏感程度較大。應當考慮儀表顯示溫度與爐內實際溫度之間的計量偏差(一般在±10-20℃)、熱電偶的測量誤差(一般在±5-20℃)。假如出現最大計量偏差可能真實的回火溫度在360℃,即處于第一類回火脆性區間,且無法保證淬火馬氏體在回火過程中完全發生分解轉變。
結論:
螺栓斷裂可能是螺紋加工時,表面產生細小裂紋,形成初始裂紋源。在熱處理時回火工藝存在不足,致使材料內部組織差異,產生內應力。二者共同作用下致使裂紋斷裂。同時不排除材料產生了第一類回火脆性。
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