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Q195材質(zhì)螺母沖孔加工開裂原因分析
    發(fā)布日期:2018-04-19 

韓曉乾

(河北永洋特鋼集團(tuán)有限公司檢化驗(yàn)中心 河北 邯鄲 057150 

  摘 要:Q195材質(zhì)螺母在沖孔加工工序時(shí)出現(xiàn)沖孔開裂及表面橫裂紋缺陷,分別在原材料及開裂螺母試樣上取樣進(jìn)化學(xué)成分、力學(xué)性能、非金屬夾雜物及顯微組織的檢驗(yàn),經(jīng)檢驗(yàn)結(jié)果分析可知:原材料各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合國標(biāo)產(chǎn)品技術(shù)要求,螺母開裂與其內(nèi)部出現(xiàn)異常的組織變形帶有關(guān),組織變形帶的形成還需進(jìn)一步的研究。

  關(guān)鍵詞:螺母沖孔開裂;顯微組織變形帶;冷鐓成型

  中圖分類號:TG113.23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

  Q195材質(zhì)盤條通常是用于在常溫條件下利用金屬塑性成形工藝生產(chǎn)的互換性較高的標(biāo)準(zhǔn)件用鋼,生產(chǎn)如螺栓、螺母、螺釘、鉚釘?shù)?,通常采用冷鐓成型生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)節(jié)奏較快。

  某螺母生產(chǎn)廠在螺母沖孔工序時(shí)出現(xiàn)了螺母沖孔開裂現(xiàn)象,同時(shí)螺母表面伴有垂直于沖孔方向的橫向裂紋,螺母開裂宏觀形貌一致,均成曲折狀,表面橫裂位置也大致相同,實(shí)物形貌見圖1、2。經(jīng)了解,螺母生產(chǎn)工藝大致為:熱軋盤條-拉拔-冷鐓成型-沖孔-攻絲-成品。分別在原材料及斷裂樣品上取樣進(jìn)行檢驗(yàn)和分析,以期查明其缺陷產(chǎn)生原因,為螺母生產(chǎn)質(zhì)量的改進(jìn)提供借鑒和參考。

實(shí)物宏觀形貌 

2  實(shí)物宏觀形貌

  1、化學(xué)成分分析

  分別在原材料及螺母開裂樣品上取化學(xué)成分試樣采用瑞士ARL直讀光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分分析,檢測結(jié)果見表1。由表1檢驗(yàn)結(jié)果可知,化學(xué)成分符合GB/T700-2006標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。

2、力學(xué)性能

在原材料上取力學(xué)性能試樣,使用美特斯SHT-4106電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果見表2,由表2檢驗(yàn)結(jié)果可知,力學(xué)性能符合GB/T700-2006標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。

  3、金相檢驗(yàn)

  在原材料上取金相試樣,使用德國徠卡DMI5000M智能顯微鏡進(jìn)行顯微觀察,檢驗(yàn)結(jié)果見表3,由表3檢驗(yàn)結(jié)果可知,非金屬夾雜物及顯微組織(見圖3)未見異常。

圖3  原材料顯微組織100X

  在開裂的螺母上沿螺母菱角縱向剖開,在體視顯微鏡下觀察螺母內(nèi)側(cè)沖孔面,發(fā)現(xiàn)沖孔內(nèi)側(cè)表面不光滑,局部出現(xiàn)堆肉現(xiàn)象,形貌見圖4,觀察其裂口斷面,斷裂源位于其沖孔內(nèi)側(cè)堆肉缺陷處,形貌見圖5

圖6  金相試樣檢驗(yàn)面“V”形痕跡
 圖7  螺母內(nèi)部顯微組織變形帶 50X
圖8  螺母內(nèi)部顯微組織變形帶 100X

圖9  螺母內(nèi)部顯微組織變形帶 200X
圖10  螺母內(nèi)部顯微組織變形帶 500X
圖11  螺母內(nèi)側(cè)沖孔表面組織形貌 500X

  在螺母橫裂紋缺陷處取縱向(垂直于橫裂紋)金相試樣進(jìn)行觀察,裂紋呈約45°角向基體內(nèi)延伸,裂紋深0.85mm,裂紋附近未發(fā)現(xiàn)異常,形貌見圖12,使用4%(體積分?jǐn)?shù))硝酸酒精溶液浸蝕后,觀察發(fā)現(xiàn)裂紋向基體內(nèi)的走向與組織變形帶走向重合,裂紋沿組織變形帶向基體內(nèi)部開裂,顯微組織形貌見圖13、14、15。

圖12  裂紋形貌 50X
圖13  裂紋組織形貌及組織變形帶 50X
圖14  裂紋組織形貌及組織變形帶 50X
圖15  裂紋組織形貌及組織變形帶 200X

4、 結(jié)語

1) 螺母開裂宏觀形貌一致,螺母表面橫裂紋位置也幾乎相同。

2) 原材料化學(xué)成分、力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果均符合國標(biāo)技術(shù)要求,非金屬夾雜物及顯微組織也未見異常,可判定原材料正常。

3 螺母開裂及橫裂紋處取化學(xué)成分檢驗(yàn)結(jié)果符合國標(biāo)技術(shù)要求,非金屬夾雜物未見異常。但是顯微組織發(fā)現(xiàn)有多條形似V”形的組織變形帶分部在螺母內(nèi)部。“V”形組織變形帶的形成原因尚不明確,以待后續(xù)再結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況及進(jìn)一步的深度檢驗(yàn)來闡明。但建議檢查沖頭、模具、液壓裝置及電壓是否正常。

4) 螺母沖孔內(nèi)側(cè)表面顯微組織變形嚴(yán)重,局部基體脫落,建議對沖頭進(jìn)行檢查。

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