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。
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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.。