高强度螺栓钢的耐延迟断裂研究分析
耐延迟断裂高强度螺栓钢的断裂机理研究
耐延迟断裂高强度螺栓钢的断裂机理研究高强度螺栓钢在工程领域中扮演着重要的角色，其广泛应用于桥梁、建筑和机械设备等领域。
然而，由于工程中螺栓承受的力度大、环境复杂，常常会发生断裂事故，造成严重的安全隐患。
因此，对高强度螺栓钢的断裂机理进行研究显得尤为重要。
耐延迟断裂是指在外力作用下，材料发生断裂前经历了一段相对较长的持续性延迟，这种断裂形式通常伴随着裂纹的扩展。
相比传统的瞬态断裂，耐延迟断裂是一种具有特殊机制和特点的断裂形态。
高强度螺栓钢的耐延迟断裂机理主要可以归结为三个方面：材料微观组织特征、应力状态和环境因素。
首先，材料的微观组织特征对高强度螺栓钢的断裂机理起着重要的影响。
通常，高强度螺栓钢采用奥氏体钢、马氏体钢或混合组织来提高其强度和韧性。
这些组织的特点决定了螺栓钢在受力时的断裂过程。
例如，奥氏体钢具有较好的韧性和延展性，裂纹在材料中扩展的时间要比马氏体钢长。
因此，微观组织的选择和控制对于延缓高强度螺栓钢的断裂起到至关重要的作用。
其次，应力状态是影响高强度螺栓钢断裂机理的另一个重要因素。
应力可以导致材料中的裂纹扩展和形成原初裂纹。
高强度螺栓钢常常处于复杂的应力状态下，如受到拉伸、弯曲、压缩等多重应力的同时作用，这些应力的存在会导致螺栓钢疲劳开裂和断裂。
因此，合理控制应力状态，减少应力集中是延缓高强度螺栓钢断裂的关键。
最后，环境因素也对高强度螺栓钢的断裂机理产生一定影响。
在实际工作条件下，高强度螺栓钢暴露在不同的环境中，如高温、低温、湿度等，这些环境因素会加速螺栓钢的腐蚀和氧化，导致断裂的发生。
因此，了解材料在不同环境下的断裂性能，选择合适的防护措施，可以有效地延缓高强度螺栓钢的断裂。
综上所述，耐延迟断裂高强度螺栓钢的断裂机理是一个复杂的问题，涉及材料的微观组织、应力状态和环境因素等多个方面。
为了减少断裂事故的发生，需要在设计、制造和使用过程中加强对高强度螺栓钢的断裂机理研究，并采取相应的措施来控制和延缓断裂的发生。
高强度螺栓断裂研究分析
高强度螺栓断裂分析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：高强度螺栓断裂分析作者：上海交通大学曾振鹏摘要:采用断口分析、金相检验和硬度测定等方法，对高强度螺栓断裂原因进行了分析。
断口分析结果表明，断口平坦，呈放射状花样，微观形态主要为准解理花样，表明螺栓的断裂是脆性断裂;同时发现，在断口附近还存在横向内裂纹，内裂纹的断口形态与断裂断口一样。
金相分析表明，材料棒中存在严重的中心碳偏析，而中心碳偏析是引起断裂的主要原因。
关键词:高强度螺栓;准解理;横向内裂纹;中心碳偏析某厂生产的一批规格为M30×160mm的高强度大六角头螺栓，在进行验收试验时发生断裂。
螺栓材料为35CrMoA，采用常规工艺生产，硬度要求为35～39HRC。
1检验1.1材料的化学成分用VD25直读光谱仪进行了材料化学成分分析，分析结果(质量分数)列于表1。
从表1可以看出，材料的化学成分符合标准要求。
1.2硬度测定硬度测定结果列于表2。
由表可见，螺栓材料硬度虽符合技术要求，但已接近上限。
1.3材料的显微组织(1)在抛光态下，可见材料中含有较严重的夹杂物，其形态、分布见图1。
对照标准[2]，夹杂物级别为3～4级。
图1夹杂物形态及分布状况100×图2螺栓的显微组织280×(2)显微组织见图2。
组织为回火马氏体+粒状贝氏体，并有少量铁素体。
从图2可明显看出，组织中存在严重偏析，出现回火马氏体和粒状贝氏体带，致使显微组织不均匀，而且在回火马氏体带中存在MnS夹杂。
对样品螺纹根部附近的组织进行了观察，未发现脱碳现象。
1.4断口分析(1)图3a为断口的宏观形貌，断口较平坦，表面呈灰色，有明显的撕裂脊，呈放射状花样，放射线从中心向四周发射。
表明裂纹先在中心形成，然后向外扩展。
当裂纹扩展至整个横截面时，螺栓断裂。
图3断口的宏观形貌(2)断口的微观形态基本上以准解理花样为主，还有一些二次裂纹，如图4所示。
耐延迟断裂高强度螺栓钢的性能与应用
耐延迟断裂高强度螺栓钢的性能与应用高强度螺栓钢是一种在工程领域中广泛使用的连接材料，其性能直接影响着结构的安全和可靠性。
近年来，人们对螺栓钢的要求越来越高，尤其是对其耐延迟断裂性能的需求日益增加。
耐延迟断裂高强度螺栓钢的研究和应用已经成为当前螺栓钢领域的热点。
延迟断裂是当材料受到持续外力作用时，在一段时间后发生的断裂现象。
在一些工程结构中，螺栓承载着巨大的力量，长期受力会导致螺栓材料发生延迟断裂，从而造成结构的失效。
为了提高螺栓钢的耐延迟断裂性能，研究人员在螺栓钢的制备过程中加入了一些稀土元素等微量添加剂，使螺栓钢的晶粒尺寸更加细小且均匀，从而提高了其延迟断裂韧性和强度。
耐延迟断裂高强度螺栓钢具有以下几个显著的优点：首先，耐延迟断裂高强度螺栓钢的强度明显高于传统的螺栓钢。
其高强度使得螺栓能够承受更大的载荷，提高结构的安全性。
其次，耐延迟断裂高强度螺栓钢具有较好的延迟断裂韧性。
由于晶粒尺寸的细小和均匀性，使延迟断裂现象的出现时间被大大延缓。
这样，在结构受到临界载荷时，螺栓钢能够更好地抵抗断裂，提高结构的稳定性和可靠性。
此外，耐延迟断裂高强度螺栓钢还具有较好的耐腐蚀性能。
在一些特殊环境中，例如海洋、化工厂等场景，螺栓钢容易发生腐蚀，从而大大减低其承载能力和使用寿命。
耐延迟断裂高强度螺栓钢通过添加特殊的合金元素，能够有效抵抗腐蚀，提高了其耐久性。
现如今，耐延迟断裂高强度螺栓钢已经广泛应用于各个领域。
在桥梁、高楼、铁路、汽车等结构中，我们可以看到使用了耐延迟断裂高强度螺栓钢的连接件。
这些结构所用的高强度螺栓能够保持长期稳定的性能，确保结构的安全性和可靠性。
此外，在一些重要设备制造领域也广泛运用了耐延迟断裂高强度螺栓钢。
例如发电机组、航空航天设备等，对于这些设备的可靠性要求非常高，使用耐延迟断裂高强度螺栓能够提供长期的稳定连接，确保设备的正常运行和人员的安全。
综上所述，耐延迟断裂高强度螺栓钢具有高强度、良好的延迟断裂韧性和耐腐蚀性能等优点，已经成为工程领域中不可或缺的连接材料。
高强度螺栓钢的耐延迟断裂研究分析
1 延迟断裂概念延迟断裂是在静止应力作用下的材料,经过一定时间以后突然脆性破坏的一种现象。
材料的断裂形式很多,如材料在拉伸时的韧性断裂;在低温下使用时的低温脆性断裂;在高温和应力共同作用下经过缓慢变形而断裂的蠕变断裂以及在交变载荷作用下的疲劳断裂等。
延迟断裂与韧性断裂、蠕变断裂不同,前者属于脆性脆性断裂,而后两者属于韧性断裂。
延迟断裂与低温脆性断裂、疲劳断裂也不同,前者是在常温和恒定应力下所发生的断裂,后两者一个是在低温下的断裂,另一个是在交变载荷下的断裂[1]。
2 产生机理及影响因素2.1产生机理文献[1]分析脆性断口位置上氢的富集是导致延迟断裂的主要原因。
零件所含氢原子在应力诱导下扩散进入应力高度集中的区域逐渐聚集,达到一定浓度时诱发裂缝,裂缝成长穿过氢浓度集中区时便停止长大。
等氢原子在裂缝前沿应力集中区重新聚集达到临界浓度,裂缝又开始长大。
如此循环,直到发生突然的一次性断裂。
氢的富集主要是两种情况,一种是由外部介质环境倾入的氢引起的。
南京汽车研究所在自制的延迟断裂试验装置上对螺栓进行试验。
对3%(容积分数)NaCl水溶液和水两种介质里的螺栓进行加载。
试验结果同样的载荷,3%NaCl水溶液介质中的螺栓在光杆部位发生了断裂,而水中的螺栓没有断裂。
表明:由于介质环境的不同,3%NaCl水溶液中的螺栓比水中的更易发生延迟断裂。
另一种是工艺过程中氢的入侵,如酸洗、电镀等处理,侵入钢中的氢在应力的作用下向应力集中处集中而引起了延迟断裂。
如电镀螺栓在加载后,经过几小时或几天的较短时间后而发生延迟断裂。
2.2影响因素氢的富集直接导致高强度螺栓钢的延迟断裂,而材料的成分、微观组织和应力集中则是影响因素,会加剧或者改善高强度螺栓钢的延迟断裂现象。
所以延迟断裂是材料、环境、应力相互作用而发生的一种环境脆化[2]。
(1)成分和微观组织。
高强度螺栓钢的主要成分是铁、碳和一些合金元素,后两者的含量决定性能。
杂质元素磷、硫和锰能增大高强度钢的延迟断裂敏感性。
高强度螺栓断裂分析
高强度螺栓断裂分析作者：上海交通大学曾振鹏摘要:采用断口分析、金相检验和硬度测定等方法，对高强度螺栓断裂原因进行了分析。
断口分析结果表明，断口平坦，呈放射状花样，微观形态主要为准解理花样，表明螺栓的断裂是脆性断裂;同时发现，在断口附近还存在横向内裂纹，内裂纹的断口形态与断裂断口一样。
金相分析表明，材料棒中存在严重的中心碳偏析，而中心碳偏析是引起断裂的主要原因。
关键词:高强度螺栓;准解理;横向内裂纹;中心碳偏析某厂生产的一批规格为M30×160mm的高强度大六角头螺栓，在进行验收试验时发生断裂。
螺栓材料为35CrMoA，采用常规工艺生产，硬度要求为35～39HRC。
1检验1.1材料的化学成分用VD25直读光谱仪进行了材料化学成分分析，分析结果(质量分数)列于表1。
从表1可以看出，材料的化学成分符合标准要求。
1.2硬度测定硬度测定结果列于表2。
由表可见，螺栓材料硬度虽符合技术要求，但已接近上限。
1.3材料的显微组织(1)在抛光态下，可见材料中含有较严重的夹杂物，其形态、分布见图1。
对照标准[2]，夹杂物级别为3～4级。
图1夹杂物形态及分布状况100×图2螺栓的显微组织280×(2)显微组织见图2。
组织为回火马氏体+粒状贝氏体，并有少量铁素体。
从图2可明显看出，组织中存在严重偏析，出现回火马氏体和粒状贝氏体带，致使显微组织不均匀，而且在回火马氏体带中存在MnS夹杂。
对样品螺纹根部附近的组织进行了观察，未发现脱碳现象。
1.4断口分析(1)图3a为断口的宏观形貌，断口较平坦，表面呈灰色，有明显的撕裂脊，呈放射状花样，放射线从中心向四周发射。
表明裂纹先在中心形成，然后向外扩展。
当裂纹扩展至整个横截面时，螺栓断裂。
图3断口的宏观形貌(2)断口的微观形态基本上以准解理花样为主，还有一些二次裂纹，如图4所示。
图4断口微观形貌从断口的宏观和微观分析可知，断裂断口为脆性断口，裂纹起源于中心部位。
脉冲电流处理高强度螺栓钢抗延迟断裂性能的研究
脉冲电流处理高强度螺栓钢抗延迟断裂性能的研究电脉冲加热处理提高螺栓强度是20世纪后期发展起来的一项新技术，由于瞬间输入高密度脉冲电流，其产生的独特现象如电致塑性、电迁移、纳米晶粒生成等已引起学者们的关注。
本文以SCM435高强度螺栓成品件为研究对象，致力于研究高能脉冲电流对其组织和性能的影响。
通过进行不同的加热时间和回火方式实验，发现220ms是最佳加热时间，430℃箱式炉中保温4h和80ms脉冲电流处理为两种回火方式的最佳参数，力学性能最佳且晶粒达到最细化。
在延迟断裂实验中，脉冲电流回火较箱式炉回火试样延迟断裂时间更长，且其延迟断裂性能均优于原始样。
标签：脉冲电流;高强度螺栓;SCM435;显微组织;延迟断裂1 研究背景电脉冲处理技术是近些年来逐步被采用的新型材料组织性能改性技术，对材料瞬间通以高能脉冲电流其产生的焦耳热效应、电子迁移、电子风和电致塑性交互作用使得材料产生微观组织性能的变化进而改善了材料的使用性能。
本文是以脉冲电流处理为手段，材质是SCM435 的高强度螺栓为研究对象，采用瞬时高能量的强脉冲电流处理来改善SCM435 螺栓的显微组织和力学性能，在水冷条件下，比较不同的加热参数，不同的回火方式，不同的回火温度对材料的组织的影响。
使用自制的延迟断裂实验器材分析处理后的试样和初始状态的试样的延迟断裂性能，并探讨瞬时高能量强脉冲电流作用下SCM435钢中发生的一系列瞬时动态过程，研究不同工艺参数下的脉冲电流处理对SCM435钢组织性能的影响规律，为提高螺栓的使用寿命提供新的理论依据和实用技术[1]。
2 实验方法2.1 实验材料本文实验材料为12.9 级，全牙，内六角，长度85.88 mm，直径为 6.00 mm 的高强度螺栓成品件。
材质是SCM435，国内对应牌号35CrMo，初始状态为调质态。
2.2 延迟断裂实验自制的延迟断裂装置，两块厚的钢板选材Q235，为保证螺栓加载时螺母不陷入钢板，选用与12.9 级高强度螺栓配套使用的高强度螺母，上面垫上自制的垫片。
耐延迟断裂高强度螺栓钢的高熵合金设计与制备研究
耐延迟断裂高强度螺栓钢的高熵合金设计与制备研究高熵合金是一种拥有多元组分、非晶化和合金化的特性的金属材料。
高熵合金的制备在材料科学领域引起了广泛关注，其特殊的组织结构和性能使其在各个领域有很大的应用潜力。
本文将探讨如何通过高熵合金的设计与制备研究来实现耐延迟断裂高强度螺栓钢的目标。
首先，为了设计出耐延迟断裂的高强度螺栓钢，需要选择合适的金属元素进行合金化。
高熵合金的独特之处在于其具有至少5个主要组分，这些组分可以根据具体需求进行选择。
在设计高强度螺栓钢时，常用的金属元素包括铁（Fe）、铬（Cr）、钼（Mo）、钛（Ti）和钽（Ta），它们能够提供优异的力学性能和抗延迟断裂的能力。
其次，高熵合金的制备过程也对螺栓钢的性能起着关键作用。
传统的合金制备多采用熔融冶炼和快速凝固的方法，但这种方法存在缺陷：合金元素不均匀分布、晶粒尺寸过大。
因此，为了获得均匀的组织和优异的力学性能，可以采用机械合金化和球磨等方法，通过机械力作用将元素混合homogenizing，然后通过烧结或热压等工艺形成高熵合金。
然后，高熵合金的组织结构对其力学性能的影响也是非常重要的。
高熵合金的特点之一是非晶化，即在快速冷却过程中形成无序的非晶态结构。
这种非晶态结构具有高熵和高硬度的特性，能够提高高强度螺栓钢的抗延迟断裂性能。
此外，晶界的稳定和高密度位错也是提高高熵合金硬度和强度的关键因素，可以通过控制合金化元素的比例和选择合适的热处理工艺来实现。
在高熵合金设计与制备研究中，还需考虑材料的稳定性和可加工性。
高熵合金的稳定性主要取决于金属元素的组成和配比，通过合适的设计可以提高高熵合金的稳定性，降低延迟断裂的风险。
可加工性是指材料在加工过程中的可塑性和可变性。
为了提高高熵合金的可加工性，可以采用热变形和冷变形等工艺，通过控制加工温度和变形速率等参数来实现。
最后，高熵合金的性能评估和测试也是研究的重点。
通过力学性能测试（如拉伸、硬度等），可以评估高熵合金的强度、韧性和延迟断裂风险。
国内外耐延迟断裂高强度螺栓钢研究热点及趋势分析
国内外耐延迟断裂高强度螺栓钢研究热点及趋势分析近年来，随着工程建设和制造行业的迅猛发展，高强度螺栓钢的需求不断增加。
特别是在一些对结构强度和安全性要求较高的领域，耐延迟断裂的高强度螺栓钢成为关注的热点。
本文将对国内外耐延迟断裂高强度螺栓钢的研究热点及趋势进行分析。
一、耐延迟断裂螺栓钢的研究热点1. 材料设计与优化耐延迟断裂螺栓钢的研究热点之一是材料设计与优化。
通过合适的合金设计和热处理工艺，可以改善钢材的力学性能和断裂韧性。
例如，添加微量的合金元素、优化材料成分，以及采用特定的热处理工艺，可以提高螺栓钢的抗拉强度、屈服强度和韧性。
2. 微观结构与断裂机制另一个研究热点是微观结构与断裂机制。
通过对螺栓钢的微观组织和晶界特征的研究，可以深入了解螺栓钢的断裂行为。
高强度螺栓钢往往会出现断裂韧性不足的问题，因此理解钢材的断裂机制，有助于提高螺栓钢的抗断裂性能。
3. 表面处理与防腐蚀技术螺栓钢在使用过程中，容易受到环境的侵蚀和腐蚀，从而降低其强度和耐久性。
因此，表面处理和防腐蚀技术是一个重要的研究方向。
研究人员正在探索各种表面处理和防腐蚀涂层技术，如热浸镀锌、热喷涂等，以提高螺栓钢的抗腐蚀性能和寿命。
二、耐延迟断裂螺栓钢的研究趋势1. 绿色环保随着环保意识的提升，绿色环保已经成为未来材料研究的趋势。
在耐延迟断裂高强度螺栓钢的研究中，绿色环保也是一个重要的研究方向。
例如，研究人员正在探索使用可再生资源和可降解材料制备螺栓钢，以减少对环境的影响。
2. 多功能性未来的研究趋势还包括提高螺栓钢的多功能性。
除了耐久性和强度外，研究人员正在探索将其他功能集成到螺栓钢中，如自修复能力、感知能力、自清洁能力等。
这样的多功能螺栓钢可以在更加复杂的环境下进行应用，提供更加可靠和安全的连接。
3. 先进制造技术先进制造技术也是耐延迟断裂高强度螺栓钢的研究趋势之一。
例如，先进的热处理工艺、准确控制成分、精密的轧制工艺等，可以提高螺栓钢的品质和性能。
耐延迟断裂高强度螺栓钢在海洋工程中的应用研究
耐延迟断裂高强度螺栓钢在海洋工程中的应用研究引言：近年来，海洋工程领域不断发展，对材料性能提出了更高的要求。
耐延迟断裂高强度螺栓钢作为一种具有优异性能的材料，被广泛应用于海洋工程领域。
本文将对耐延迟断裂高强度螺栓钢在海洋工程中的应用进行研究和探讨。
一、耐延迟断裂高强度螺栓钢的概述耐延迟断裂高强度螺栓钢是一种具有高强度、高硬度、优异耐蚀性和耐久性的材料，常用于连接海洋结构物的螺栓和紧固件。
它由含有悬浮组织（如马氏体、珠光体等）的低合金钢制成，具有良好的拉伸、弯曲和抗疲劳性能，能承受海洋环境中的高温、高盐分和强腐蚀性。
二、耐延迟断裂高强度螺栓钢的特点1. 卓越的延迟断裂性能：耐延迟断裂高强度螺栓钢通过优化材料组织和控制热处理工艺，使其具有出色的断裂韧性和塑性，能够有效抵抗外界冲击和振动载荷，从而减少断裂风险。
2. 高抗腐蚀性能：该材料在含有盐分的海洋环境中具有优异的抗腐蚀性能，可有效减少结构件的腐蚀损伤，延长海洋工程的使用寿命。
3. 高强度和硬度：耐延迟断裂高强度螺栓钢具有较高的屈服强度和硬度，能够经受住海洋工程中复杂的载荷环境，确保连接部件的安全稳定。
4. 重复利用性：该材料具有优异的耐久性，可反复拧紧和松开，使得螺栓在维护和修理过程中更加便捷。
三、耐延迟断裂高强度螺栓钢在海洋工程领域的应用1. 海洋平台建设：在海洋平台建设中，耐延迟断裂高强度螺栓钢被广泛应用于连接海底桩基、积层板和支撑结构等重要部位。
其优异的耐久性和抗腐蚀性能可有效减少维护和更换成本。
2. 海底管道安装：在海底管道安装过程中，使用耐延迟断裂高强度螺栓钢可以保证连接的牢固性和安全性。
同时，其高抗腐蚀性能也能有效延长管道的使用寿命。
3. 海洋风电项目：耐延迟断裂高强度螺栓钢被广泛应用于海洋风电项目中的风力涡轮机塔筒连接和叶片安装。
其高强度和优异的抗腐蚀性能能够适应海洋环境的恶劣条件。
4. 海洋桥梁建设：在海洋桥梁建设中，耐延迟断裂高强度螺栓钢可以用于连接横梁、支撑架和桥塔等关键部位。
超高强度螺栓断裂失效分析
超高强度螺栓断裂失效分析摘要：螺栓作为重要的紧固件，其失效事故较多，危害极大。
其中，螺栓氢脆断裂是一种常见的失效模式。
由于氢脆主要与批次问题有关，因此危害更大。
螺纹连接是发动机部件之间最常用的连接，约占发动机连接的70%。
螺栓的应力特性决定了它是发动机的薄弱部分。
因此，连杆螺栓的失效分析和预防非常重要。
对超高强度螺栓的断裂失效进行了分析。
关键词：超高强度螺栓；断裂破坏；氢脆超高强度螺栓是经过铆接和焊接而发展起来的一种钢结构连接形式。
它具有结构简单、可拆卸、承载力大、抗疲劳、安全等优点。
因此，高强螺栓连接已发展成为工程安装的主要手段。
1例分析某轴承上使用了某种类型的高强度螺栓，其强度要求非常高。
经过5个月的生产检验合格后，发现部分螺栓螺纹处相继断裂。
该类高强螺栓为铰孔螺栓（螺纹长95mm），材质为35CrMnSiA钢，规格为M56，螺纹长235mm，强度要求符合gb/t3077-1999。
制造工艺如下：坯料电渣重熔→预处理→超声波探伤→粗加工（单边余量3～5mm）→淬火和回火处理（950℃淬火、630℃回火）→半精加工→淬火热处理（淬火温度900℃，310℃回火）→机械性能检查→完成→磁粉探伤（含螺纹）→表面油漆保护→装配目前，无损检测方法无法检测出螺栓内部0.2mm以下的微裂纹。
通过金相检验、氢含量检验和断口扫描电镜分析，对断裂的螺栓和未断裂的随机试样进行了检验，并分析了断裂原因。
2实验方法和结果2.1受试者。
试验对象为2个此类螺栓，包括断裂的铰制螺栓和1个相应的相同类型的未断裂螺栓。
2.2外观检查。
目测第一螺纹段铰制螺栓断口齐平，无塑性变形，断口垂直于轴线，为一次性脆性断裂。
断口附近有明显的腐蚀痕迹。
2.3化学成分分析。
对两个螺栓样品的化学成分进行了测试和分析。
结果表明，两个螺栓的化学成分均符合标准。
2.4氢含量检测。
对断裂铰孔螺栓和未断裂铰孔螺栓的光杆边缘、r/2和芯部进行了氢含量检测。
断裂和未断裂螺栓的光杆边缘和芯部的检测结果基本相同，r/2处的检测结果差异较大，分别为2.0×10-6和0.6×10-62.5断裂分析。
耐延迟断裂高强度螺栓钢的表面涂覆技术研究
耐延迟断裂高强度螺栓钢的表面涂覆技术研究摘要：耐延迟断裂高强度螺栓钢是一种重要的连接件，在工程结构中起到重要的作用。
本文探讨了表面涂覆技术对耐延迟断裂高强度螺栓钢性能的影响。
通过实验结果和数据分析，得出了对螺栓钢表面涂覆技术的优化建议，以提高其耐延迟断裂能力。
1. 引言耐延迟断裂高强度螺栓钢作为连接件广泛应用于桥梁、高层建筑及重要设备等领域，对工程结构的稳定性和安全性起着至关重要的作用。
然而，传统的高强度螺栓钢往往存在断裂的风险，特别是在高温、高湿、多次反复受力等工况下。
因此，研究耐延迟断裂高强度螺栓钢的表面涂覆技术具有重要意义。
2. 表面涂覆技术的分类和特点表面涂覆技术主要分为化学涂覆和物理涂覆两种。
化学涂覆技术包括镀锌、电镀、热浸镀等，可以形成一层保护层，提高螺栓钢的耐腐蚀性能。
物理涂覆技术包括热喷涂、电弧喷涂等，可以形成一层陶瓷涂层，提高螺栓钢的硬度和耐磨性。
3. 表面涂覆技术对螺栓钢性能的影响3.1 耐腐蚀性能化学涂覆技术可以为螺栓钢形成一层保护膜，防止外界氧化物、水分等对螺栓钢的腐蚀。
实验证明，镀锌和电镀都能显著提高螺栓钢的耐腐蚀性能。
3.2 硬度和耐磨性物理涂覆技术可以使螺栓钢表面形成陶瓷涂层，提高硬度和耐磨性。
热喷涂和电弧喷涂是常用的物理涂覆技术，实验数据表明，涂层的硬度和耐磨性随着喷涂温度和喷涂时间的增加而增加。
3.3 断裂性能除了耐腐蚀性能和硬度耐磨性外，断裂性能也是耐延迟断裂高强度螺栓钢表面涂覆技术的重要指标。
合适的表面涂覆技术可以提高螺栓钢的断裂强度和塑性，降低断裂的风险。
4. 表面涂覆技术的优化方案根据对表面涂覆技术的研究和实验结果，我们提出了以下优化方案：4.1 选择合适的涂覆材料根据螺栓钢的特性和工作环境，选择适合的涂层材料。
镀锌等化学涂覆技术适用于常规螺栓钢，热喷涂等物理涂覆技术适用于高温、高湿、多次反复受力等恶劣工况下的螺栓钢。
4.2 控制涂覆过程参数不同的涂覆技术对涂覆过程参数的要求不同，需要根据实际情况进行调整。
耐延迟断裂高强度螺栓钢的微观组织分析
耐延迟断裂高强度螺栓钢的微观组织分析导语：螺栓是机械连接中常用的紧固件，而高强度螺栓则在要求更高的负载和抗震能力的工程中发挥着重要作用。
为了提高高强度螺栓的可靠性和安全性，近年来，研究人员开始关注耐延迟断裂高强度螺栓钢的微观组织分析。
本文将对该研究领域进行探讨，并分析其对螺栓性能的影响。
1. 耐延迟断裂概述耐延迟断裂是指材料在长期加载下出现的断裂现象。
在高强度螺栓中，延迟断裂会导致螺栓的失效，从而给工程结构带来极大的危险。
因此，研究耐延迟断裂高强度螺栓钢的微观组织分析具有重要的意义。
2. 高强度螺栓钢的微观组织特征为了研究高强度螺栓钢的耐延迟断裂性能，首先需要对其微观组织进行分析。
高强度螺栓钢通常具有细小的晶粒尺寸和均匀分布的碳化物。
其微观组织的稳定性和均匀性对螺栓的强度和韧性具有重要影响。
3. 碳化物的分布与断裂行为碳化物是高强度螺栓钢中的重要组成部分，它们的分布对材料的断裂行为起到关键作用。
研究表明，碳化物的均匀分布可以提高螺栓的韧性，减少断裂的可能性。
而碳化物的聚集和不均匀分布则会导致应力集中，从而降低耐延迟断裂的能力。
4. 晶界与断裂晶界是晶体中相邻晶粒的界面，它在高强度螺栓钢中起到了重要的作用。
研究发现，晶界的特性对螺栓的断裂性能有显著影响。
粗大、不稳定的晶界会导致应力集中和断裂的产生。
因此，通过合理控制晶界的特性，可以改善高强度螺栓钢的耐延迟断裂性能。
5. 材料局部疲劳与断裂材料的局部疲劳是耐延迟断裂的重要因素之一。
高强度螺栓钢在长期受力下容易产生局部应力集中，从而导致疲劳断裂。
通过对材料的微细组织进行分析，可以了解局部疲劳的形成机制，并采取相应措施提高螺栓的延迟断裂性能。
6. 微观组织的调控与优化基于对高强度螺栓钢微观组织的分析，可以针对其中存在的问题进行优化和改进。
例如，通过热处理、合金掺杂、控制冷却速率等手段，可以调控晶粒尺寸和碳化物的分布，从而提高螺栓的韧性和耐延迟断裂性能。
热处理对耐延迟断裂高强度螺栓钢晶格尺寸与强度关系的探讨
热处理对耐延迟断裂高强度螺栓钢晶格尺寸与强度关系的探讨引言：在现代工程领域中，高强度螺栓钢被广泛运用于各种关键结构中，承担着重要的连接和支撑作用。
然而，由于耐延迟断裂的要求，螺栓钢的晶格尺寸与强度关系成为了研究的热点。
本文旨在探讨热处理对耐延迟断裂高强度螺栓钢晶格尺寸与强度关系的影响，并提出相应的研究方向。
1. 背景随着工程技术的发展，对高强度螺栓钢的需求也在不断增加。
然而，高强度螺栓钢在使用过程中可能会出现延迟断裂的问题，这是因为螺栓钢内部存在着各种晶格缺陷。
为了提高螺栓钢的耐延迟断裂性能，热处理被广泛应用于高强度螺栓钢制造中。
热处理可以有效改变螺栓钢的晶体结构和晶格尺寸，从而影响其强度和延展性能。
2. 热处理对晶格尺寸的影响热处理是通过对螺栓钢材料进行加热和冷却的过程来改变其晶体结构和晶格尺寸。
在热处理过程中，材料的晶格尺寸受到热处理温度、保温时间以及冷却速率等因素的影响。
通常情况下，高温加热会导致晶格尺寸的增大，而快速冷却则会导致晶格尺寸的减小。
通过适当的热处理工艺，可以得到具有理想晶格尺寸的螺栓钢材料。
3. 热处理对强度的影响螺栓钢的强度与其晶格尺寸密切相关。
晶格尺寸的调控可以使晶体的排列更加紧密，从而增强材料的强度。
通过热处理，可以使螺栓钢晶格尺寸适当增大，形成具有较高强度的晶体结构。
4. 实验研究结果经过大量实验研究发现，热处理可以显著改变螺栓钢的晶格尺寸和强度。
采用适当的热处理工艺，可以使螺栓钢晶体结构更加致密，从而增强其抗延迟断裂能力。
研究还发现，热处理温度和冷却速率是最重要的影响因素，适当的热处理参数可以实现晶格尺寸和强度的最佳匹配。
5. 结果分析和讨论对于耐延迟断裂高强度螺栓钢来说，晶格尺寸与强度之间存在着复杂的关系。
在一定范围内，晶格尺寸的增大可以提高螺栓钢的强度，但同时也会降低其延展性能。
因此，在热处理过程中需要综合考虑晶格尺寸和强度之间的平衡，找到最适合的热处理参数。
6. 研究方向为进一步深入研究热处理对耐延迟断裂高强度螺栓钢晶格尺寸与强度关系的影响，以下几个方向值得探索：- 探究不同热处理参数对耐延迟断裂高强度螺栓钢晶格尺寸和强度的影响；- 理论模拟分析晶格尺寸与强度之间的关系，并与实验结果进行对比验证；- 研究晶格尺寸与螺栓钢延迟断裂性能之间的关联性，并提出相应的改进措施；- 寻找新型热处理工艺，以进一步提高螺栓钢的强度和延展性能。
耐延迟断裂高强度螺栓钢的应力腐蚀行为研究
耐延迟断裂高强度螺栓钢的应力腐蚀行为研究引言耐延迟断裂高强度螺栓钢的应力腐蚀行为是一个重要的研究领域，因为这种材料经常被用于承载重要的结构装配。
在工程中，螺栓的断裂可能引发严重的事故，因此了解螺栓钢在应力腐蚀条件下的行为是至关重要的。
本文旨在对耐延迟断裂高强度螺栓钢在应力腐蚀环境中的性能进行深入研究，并探讨可能的影响因素及其对材料性能的影响。
1. 耐延迟断裂高强度螺栓钢的定义和应用耐延迟断裂高强度螺栓钢是一种具有优异工作性能和耐腐蚀性的材料。
它们通常用于承受高压和高应力环境下的结构装配，例如桥梁、建筑、机械设备等。
这种材料的特点是具有较高的抗拉强度和耐腐蚀性，能够在极端条件下保持其结构完整性。
2. 应力腐蚀行为的定义和机理应力腐蚀是一种特殊的腐蚀形式，其主要特点是在存在应力和特定腐蚀介质的情况下，材料出现失效现象。
应力腐蚀行为通常被描述为材料在受到应力作用下腐蚀速度加快的现象。
应力腐蚀行为的机理涉及以下几个关键过程：(1) 应力作用下的局部点腐蚀：应力可以促进腐蚀产物的排出，导致局部点腐蚀的形成。
(2) 应力引起的材料微结构变化：应力可以引起材料的局部变形和晶界溶解，促进腐蚀产物的析出。
(3) 应力下腐蚀介质的渗透：应力作用下，腐蚀介质可以更容易地渗透到材料内部，并引发腐蚀反应。
3. 影响耐延迟断裂高强度螺栓钢应力腐蚀行为的因素耐延迟断裂高强度螺栓钢的应力腐蚀行为受多种因素的影响，包括以下几个关键因素：(1) 物理性能：材料的抗拉强度、硬度、韧度等物理性能会直接影响其在应力腐蚀环境中的性能。
(2) 腐蚀介质：不同的腐蚀介质对耐延迟断裂高强度螺栓钢的腐蚀行为具有差异性影响，包括温度、环境湿度、氧化剂等。
(3) 应力水平：应力水平是导致耐延迟断裂高强度螺栓钢在应力腐蚀下失效的一个主要因素。
高应力会导致材料更容易发生腐蚀反应，从而加速断裂和损坏的发生。
4. 应力腐蚀行为研究方法为了研究耐延迟断裂高强度螺栓钢的应力腐蚀行为，研究人员通常采用以下几种方法：(1) 加速试验：通过在实验室环境中加速模拟材料在实际使用中可能遇到的应力腐蚀环境，以便更准确地评估其性能。
耐延迟断裂高强度螺栓钢在汽车工程中的应用研究
耐延迟断裂高强度螺栓钢在汽车工程中的应用研究引言：汽车工程的发展一直是不断追求更高性能和更安全的方向，而螺栓作为汽车中重要的连接件之一，在车辆运行过程中起到了至关重要的作用。
耐延迟断裂高强度螺栓钢作为一种新型的材料，在汽车工程中的应用研究备受关注。
本文将从材料的性能、应用案例以及未来发展方向等方面展开探讨，以深入了解耐延迟断裂高强度螺栓钢在汽车工程中的应用研究。
第一部分：耐延迟断裂高强度螺栓钢的性能特点1.1 高强度耐延迟断裂高强度螺栓钢相对于传统材料具有更高的强度，可以承受更大的载荷。
这样可以减轻车辆的自重，提高整车的载荷能力。
1.2 耐延迟断裂性能耐延迟断裂高强度螺栓钢具有优异的断裂韧性，即使在发生断裂时也可以迅速识别，并在断裂承载之前发出警告信号。
这对汽车的安全性至关重要，可以大大降低事故风险。
1.3 耐疲劳性能耐延迟断裂高强度螺栓钢还具有良好的耐疲劳性能，能够承受长时间的加载而不发生失效。
这对于经常受到动态加载的汽车非常重要，可以延长螺栓的使用寿命。
1.4 环境适应性耐延迟断裂高强度螺栓钢具有良好的耐腐蚀性能，能够适应恶劣的工作环境，如高湿度、高温等条件。
第二部分：耐延迟断裂高强度螺栓钢在汽车工程中的应用案例2.1 汽车发动机在汽车发动机中，耐延迟断裂高强度螺栓钢可以用于连接缸体、缸盖等关键部件。
其高强度和耐疲劳性能能够确保发动机在高温高压下稳定工作，提高整车的动力性能。
2.2 车身结构耐延迟断裂高强度螺栓钢在汽车车身结构中的应用也十分广泛。
例如，在车身悬挂系统中，使用这种高强度螺栓钢可以增加悬挂系统的稳定性和安全性。
2.3 刹车系统刹车系统是汽车工程中至关重要的部分，而螺栓是刹车系统中的关键连接件。
使用耐延迟断裂高强度螺栓钢，可以保证刹车系统在紧急制动时不会发生脱落的情况，提高刹车系统的可靠性。
第三部分：耐延迟断裂高强度螺栓钢应用的发展趋势3.1 新材料研发随着汽车工程的不断发展，对耐延迟断裂高强度螺栓钢的性能要求也越来越高。
耐延迟断裂高强度螺栓钢的疲劳损伤机理研究
耐延迟断裂高强度螺栓钢的疲劳损伤机理研究研究背景：在现代工程领域中，耐延迟断裂高强度螺栓钢的应用日益广泛。
这些螺栓通常用于连接结构元件，承受着来自不同方向的力和压力。
然而，长期使用和周期性载荷作用会导致螺栓产生疲劳损伤，可能导致事故和结构失效。
因此，深入了解耐延迟断裂高强度螺栓钢的疲劳损伤机理对于确保结构稳定性和安全性至关重要。
疲劳损伤机理研究的意义：1. 结构安全性保障：了解耐延迟断裂高强度螺栓钢的疲劳损伤机理，可以为结构设计和使用提供科学依据，确保结构强度和稳定性，有效防止事故和故障发生。
2. 维修和保养指导：通过研究疲劳损伤机理，可以为螺栓的维修和保养提供指导，延长螺栓的使用寿命，降低维修成本。
3. 材料改进与优化：通过深入研究疲劳损伤机理，可以促进螺栓钢材料的改进与优化，提高材料的抗疲劳性能和使用寿命。
耐延迟断裂高强度螺栓钢的疲劳损伤机理研究：1. 疲劳裂纹的起源和扩展机制：疲劳裂纹是导致螺栓疲劳断裂的主要原因之一。
通过研究疲劳裂纹的起源和扩展机制，可以揭示螺栓疲劳断裂的本质，为螺栓的设计和使用提供依据。
2. 载荷和应力对疲劳损伤的影响：载荷和应力是导致螺栓疲劳损伤的重要因素。
研究不同载荷和应力作用下螺栓的疲劳损伤机理，可以为结构设计和使用提供科学参考。
3. 表面处理和涂层对疲劳寿命的影响：表面处理和涂层技术是提高螺栓抗疲劳性能的有效手段。
研究表面处理和涂层对于疲劳寿命的影响可以指导螺栓的涂层选用和应用。
4. 材料微结构与疲劳损伤关系研究：螺栓的材料微结构对其疲劳性能具有重要影响。
通过研究材料的晶粒结构、相组成和晶界性质与疲劳损伤的关系，可以为优化螺栓材料提供指导。
5. 剩余应力对疲劳寿命的影响研究：剩余应力是在螺栓制造和使用过程中产生的。
研究剩余应力对螺栓疲劳寿命的影响可以提供有效控制螺栓疲劳损伤的方法。
在研究过程中，可以通过一系列实验和数值模拟技术来探索耐延迟断裂高强度螺栓钢的疲劳损伤机理。
耐延迟断裂高强度螺栓钢的纳米晶化处理研究
耐延迟断裂高强度螺栓钢的纳米晶化处理研究高强度螺栓钢是一种广泛应用于建筑、航空航天、汽车、机械和石化等行业的重要材料。
在高应力环境下，螺栓承受着巨大的拉力，因此其耐延迟断裂能力尤为关键。
为了进一步提升高强度螺栓钢的性能，纳米晶化处理成为一个备受关注的研究方向。
纳米晶化是通过将晶粒尺寸控制在纳米级别，从而调控材料的力学性能和断裂行为的一种方法。
具体而言，纳米晶材料的晶粒尺寸小于100纳米，相比于传统晶粒大小的材料，纳米晶材料具有更高的强度和硬度。
这使得纳米晶化成为一种被广泛研究和应用的技术，用于改善材料的抗变形和断裂能力。
在高强度螺栓钢的研究中，纳米晶化处理可以通过以下几个方面来实现对材料性能的改善。
首先，纳米晶化处理可以增强螺栓钢材料的强度。
晶体缺陷和界面强化效应是纳米晶材料强度提高的主要因素。
晶体的缺陷包括位错和晶界，当晶粒尺寸减小到纳米级别时，这些缺陷对材料的影响变得更加显著。
此外，纳米晶材料的晶界也可以阻止位错的滑移，从而增加了材料的硬度和强度。
其次，纳米晶化处理可以提升高强度螺栓钢的耐延迟断裂能力。
由于高应力环境下的螺栓工作条件，其断裂行为对工程结构的完整性至关重要。
纳米晶化处理能够改善材料的断裂韧性和抗裂纹扩展能力，从而提高螺栓钢的耐延迟断裂能力。
通过细化晶粒尺寸和改善晶界的连续性，纳米晶化处理能够使材料更容易吸收和分散应力，从而抑制裂纹的产生和扩展。
此外，纳米晶化处理还可以改善高强度螺栓钢的耐腐蚀性能。
高强度螺栓常常暴露在潮湿或腐蚀介质中，这可能会导致腐蚀疲劳和断裂。
纳米晶化处理可以生成更均匀的晶界以及更大的扩散位错密度，从而降低晶界腐蚀和局部腐蚀的概率。
此外，纳米晶材料还具有更好的晶界扩散抑制作用，能够减少微观应力集中，降低腐蚀敏感性。
最后值得一提的是，纳米晶化处理虽然对高强度螺栓钢的性能提升有显著作用，但也存在一些技术挑战和问题。
一方面，纳米晶化处理的过程可能导致材料的塑性降低和脆性增加。
耐延迟断裂高强度螺栓钢的降温热处理技术研究
耐延迟断裂高强度螺栓钢的降温热处理技术研究概述耐延迟断裂高强度螺栓钢在现代工程中广泛应用，因其具有高强度和可靠性而受到青睐。
然而，由于高强度螺栓钢在使用过程中可能会发生延迟断裂，需要采取适当的热处理措施来提高其耐用性。
本文将重点介绍降温热处理技术对耐延迟断裂高强度螺栓钢性能的影响及优化方法。
一、耐延迟断裂高强度螺栓钢的特点耐延迟断裂高强度螺栓钢具有高强度、高韧性和耐久性的特点，在工程领域应用广泛。
它们的强度远高于普通螺栓钢，通常需要额外的热处理来提高其性能。
然而，高强度螺栓钢在使用过程中容易发生延迟断裂，这可能会导致严重的工程事故。
因此，降温热处理技术被广泛应用于高强度螺栓钢的生产和使用过程中，以提高其耐用性。
二、降温热处理对耐延迟断裂高强度螺栓钢性能的影响降温热处理是通过在高温处理后迅速将材料降温到室温或较低温度，以改善材料的性能。
对于耐延迟断裂高强度螺栓钢，降温热处理可以显著提高其承载能力和抗断裂性能。
1. 提高强度和韧性降温热处理可以有效减小高强度螺栓钢的晶粒尺寸，提高结晶界的强度和韧性。
通过控制降温速度和温度，可以获得细小的晶粒结构，进而提高螺栓钢的强度和韧性。
2. 提高抗延迟断裂性能耐延迟断裂高强度螺栓钢的延迟断裂往往是由于组织中的脆性相析出而导致的。
通过降温热处理，可以抑制脆性相的形成和析出，从而提高螺栓钢的抗断裂性能。
3. 优化组织结构降温热处理还可以优化螺栓钢的组织结构，使其均匀细小，消除缺陷和应力集中，从而提高螺栓钢的整体性能和耐久性。
三、降温热处理技术的优化方法为了最大限度地提高耐延迟断裂高强度螺栓钢的性能，以下是一些降温热处理技术的优化方法：1. 控制冷却速率冷却速率是影响降温热处理效果的重要因素。
过快的冷却速率可能导致材料的脆性增加，而过慢的冷却速率则可能使材料的性能提升有限。
因此，需要通过优化冷却介质和冷却速率来实现最佳的降温热处理效果。
2. 选择适当的温度降温热处理时，温度的选择对螺栓钢的性能具有重要影响。
耐延迟断裂高强度螺栓钢的研究开发
第36卷 第3期 钢 铁 V o l.36,N o.3 2001年3月 I RON AND ST EEL M arch2001・综合论述・耐延迟断裂高强度螺栓钢的研究开发3惠卫军 董 瀚 翁宇庆 (钢铁研究总院) (中国金属学会)摘 要 介绍了高强度螺栓钢的发展趋势以及耐延迟断裂高强度螺栓钢的研究开发情况。
关键词 延迟断裂 高强度钢 低合金钢 氢脆αD EVELOP M ENT OF H IGH STRENGTH B OL T STEEL SW ITH H IGH D ELAY ED FRACTURE RESISTANCEHU IW eijun DON G H an(Cen tral Iron and Steel R esearch In stitu te)W EN G Yuqing(T he Ch inese Society fo r M etals)ABSTRACT T h is p ap er p resen ts the developm en t trends of h igh strength bo lt steels andthe research and developm en t of h igh strength bo lt steels w ith h igh delayed fractu reresistance.KEY WORD S delayed fractu re,h igh strength steel,low alloy steel,hydrogen em b rittlem en t1 高强度螺栓钢的发展趋势一般使用的高强度螺栓的强度水平分为818、918、1019和1219级四个级别,通常为调质处理的中碳钢或中碳合金钢,也有非调质钢、硼钢、F2M双相钢或低碳马氏体钢。
随着汽车、机械、建筑、轻工等各个生产部门的发展,对制造各类紧固件(如螺栓、螺钉、螺母等)使用的材料提出了更高的要求,如在汽车的高性能化和轻量化、建筑结构的高层化以及大桥的超长化等方面,对作为联接部件的螺栓提出了高设计应力和轻量化的要求,在这方面尤以汽车制造业的要求最强烈,原有的汽车用螺栓,尤其是发动机螺栓已难以满足汽车发动机高应力化的要求。
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高强度螺栓钢的耐延迟断裂研究分析
摘要:螺栓钢高强度化过程中延迟断裂现象突出。
分析延迟断裂的产生机理,重点阐述氢脆过程中材料的成分、微观组织、介质环境和应力集中的影响作用,通过材料搜集和对此分析,从材料合成与加工工艺出发总结改善高强度螺栓钢敏感性措施。
关键词:高强度螺栓钢延迟断裂研究分析
1 延迟断裂概念
延迟断裂是在静止应力作用下的材料,经过一定时间以后突然脆性破坏的一种现象。
材料的断裂形式很多,如材料在拉伸时的韧性断裂;在低温下使用时的低温脆性断裂;在高温和应力共同作用下经过缓慢变形而断裂的蠕变断裂以及在交变载荷作用下的疲劳断裂等。
延迟断裂与韧性断裂、蠕变断裂不同,前者属于脆性脆性断裂,而后两者属于韧性断裂。
延迟断裂与低温脆性断裂、疲劳断裂也不同,前者是在常温和恒定应力下所发生的断裂,后两者一个是在低温下的断裂,另一个是在交变载荷下的断裂[1]。
2 产生机理及影响因素
2.1 产生机理
文献[1]分析脆性断口位置上氢的富集是导致延迟断裂的主要原因。
零件所含氢原子在应力诱导下扩散进入应力高度集中的区域逐渐
聚集,达到一定浓度时诱发裂缝,裂缝成长穿过氢浓度集中区时便停止长大。
等氢原子在裂缝前沿应力集中区重新聚集达到临界浓度,裂缝又开始长大。
如此循环,直到发生突然的一次性断裂。
氢的富集主要是两种情况,一种是由外部介质环境倾入的氢引起的。
南京汽车研究所在自制的延迟断裂试验装置上对螺栓进行试验。
对3%(容积分数)NaCl水溶液和水两种介质里的螺栓进行加载。
试验结果同样的载荷,3%NaCl水溶液介质中的螺栓在光杆部位发生了断裂,而水中的螺栓没有断裂。
表明:由于介质环境的不同,3%NaCl水溶液中的螺栓比水中的更易发生延迟断裂。
另一种是工艺过程中氢的入侵,如酸洗、电镀等处理,侵入钢中的氢在应力的作用下向应力集中处集中而引起了延迟断裂。
如电镀螺栓在加载后,经过几小时或几天的较短时间后而发生延迟断裂。
2.2 影响因素
氢的富集直接导致高强度螺栓钢的延迟断裂,而材料的成分、微观组织和应力集中则是影响因素,会加剧或者改善高强度螺栓钢的延迟断裂现象。
所以延迟断裂是材料、环境、应力相互作用而发生的一种环境脆化[2]。
(1)成分和微观组织。
高强度螺栓钢的主要成分是铁、碳和一些合金元素,后两者的含量决定性能。
杂质元素磷、硫和锰能增大高强度钢的延迟断裂敏感性。
磷会降低晶界结合强度,硫在腐蚀环境下促
进氢的吸收,同时锰会促进磷、硫共偏析,引起晶界偏析,与钢中杂质元素硫相结合后生成MnS夹杂物,诱发裂纹。
文献[3]中提到硼对高强度钢的延迟断裂现象是利好的。
低碳钢中加入微量的硼制成的硼钢,不但可以弥补降碳造成的强度和淬透性损失,有良好的冷变形能力,减少应力集中,而且利于获得全部的细晶粒贝氏体组织,降低钢的延迟断裂敏感性。
Al、Ti、Nb、V等合金元素生成弥散析出的碳氮化物可以细化奥氏体晶粒,提高强度改善韧性,还可以作为氢的陷阱,抑制氢的扩散和使氢均匀分布,使侵入的氢无害化。
Mo元素可以抑制腐蚀坑的生成,减少钢表面侵入的氢量。
抗回火软化能力强的Mo、V等,可以在保持强度不变的情况下,提高回火温度使碳化物球化,以避开容易引起晶界脆化的低温回火温度区域,并可使碳化物细小均匀。
合金元素对高强度钢延迟断裂抗力的影响比较复杂,在不同类型钢中合金元素的影响是有差别的,不同情况应具体分析。
在低合金钢的组成范围内,延迟断裂主要是由钢的微观组织和介质环境决定的,合金元素的直接影响有限。
一定强度水平下,钢的延迟断裂敏感性总与某种特定的组织相联系。
一般来说,奥氏体、珠光体的延迟断裂敏感性比马氏体小,而在珠光体组织中,渗碳体的形状对延迟断裂敏感性有重要影响,含碳高的马氏体组织比含碳低的更容易脆化。
(2)应力集中。
高强度螺栓缺口集中部位如杆与头部的过渡处或螺纹根部易引起应力集中,加上氢的富集,加剧产生延迟断裂。
所以高强度螺栓的缺口半径,如螺栓头部的圆角、螺栓根部尺寸,螺纹牙沟的形状,对延迟断裂都有较大的影响,生产高强度螺栓应对这些尺寸形状严格控制,降低应力集中程度。
3 改善敏感性措施
3.1 合成
尽可能降低杂质元素磷、硫和锰含量,使材料有更高的纯净度,减少晶界脆化。
添加合适的合金元素。
我国钢铁研究总院在42CrMo钢的基础上,通过降低S、P、Si、Mn的含量,添加微合金元素V、Nb并增加Mo的含量,成功地设计了1300MPa~1600MPa级耐延迟断裂高强度钢ADF系列[2],其耐延迟断裂性能明显优于常用机械制造用钢42CrMo。
3.2 加工工艺
(1)对原材料的预先退火工序严格注意脱碳和增碳现象,防止螺栓表面增碳导致脆性增加,加剧延迟断裂。
采用形变热处理、磁场、感应热处理等方法细化组织并在奥氏体晶粒内形成大量的碳化物优先形核位置,然后通过合适的回火处理激活晶内的优先形核位置,可以促
进晶内碳化物的析出和细化,减少甚至消除晶界碳化物、细化马氏体组织,从而获得无晶界或晶界碳化物较少的微细马氏体组织。
下贝氏体有良好的耐延迟断裂性能,但是屈服比偏低。
可通过等温热处理获得下贝氏体及适量马氏体、残余奥氏体的复相组织,利用马氏体组织的高强度和贝氏体、奥氏体组织的良好的延迟断裂抗力来实现高强度下的良好耐延迟断裂性能[3]。
螺栓表面的涂装处理也可以有效改善延迟断裂性能。
(2)制造高强度螺栓的工序中,吸氢最多的是酸洗和电镀。
因此在酸洗过程中,不允许时间过长,腐蚀严重的零件为除去锈斑而长时间电解酸洗,电镀后必须进行去氢处理。
电镀时,不允许重复电镀,若重新电镀,也必须增加去氢处理,以防止螺栓偶然获得最大含氢量发生氢致延迟断裂。
(3)典型螺栓的头部为六角形,原料从圆形成型为六角形冷镦变形量大,加上机床精度、操作工人的技术水平等因素的影响,螺栓头部和杆部结合处的晶粒破碎或金属纤维断裂、组织不均匀,造成应力集中,可改为六角凸角形[4],减少变形抗力。
加工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,使内部组织达到合理状态。
当前中国在高档紧固件的研发上处于先进地位,钢铁研究总院掌握了13.9级和14.9级高强度螺栓的工业化生产核心技术。
但新材料的批量生产还需要做大量材料合成与加工及使用性能之间的应用研
究,突破螺栓高强度和长寿命无法齐头并进的阻碍,适应市场需要。
参考文献
[1]姚贵升．汽车金属材料应用手册(上)［Ｍ］.北京:北京理工大学出版社,2000:443～446．
[2]惠卫军,董瀚,翁宇庆．耐延迟断裂高强度螺栓钢[J]．MC现代零部件,2004(9):88～91.
[3]马鸣图．先进汽车用钢［Ｍ］.北京:化学工业出版社,2008:411-412,435～439．
[4]姚贵升．抗耐延迟断裂性能优良的超高强度螺栓用钢[J]．汽车工艺与材料,2004(5):7～10.。