高强度螺栓钢延迟断裂分析
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。
高强度螺栓钢延迟断裂分析
高强度螺栓钢延迟断裂分析西宁特钢技术资料高强度螺栓钢延迟断裂分析一、高强度螺栓在实际运行中的受力情况及其性能要求螺栓在各种机构中起着连接、紧固、定位、密封等作用。
螺栓在安装时需要预先拧紧，因此都需要承受静拉伸载荷。
预紧力越大，连接强度和紧固、密封性就越大。
除受到轴向预紧拉伸载荷的作用外，通常还会在工作过程中受到附加的轴向拉伸(交变)载荷、横向剪切(交变)载荷或由此复合而成的弯曲载荷的作用，有时还受到冲击载荷的作用。
通常情况下，附加的横向交变载荷会引起螺栓的松动，轴向交变载荷会引起螺栓的疲劳断裂，而在环境介质的作用下轴向拉伸载荷则会引起螺栓的延迟断裂。
因此，在应用高强度螺栓时，对材料成分、冶金螺栓结构、制造工艺、安装及使用提出了更高的技术要求。
一般来讲，高质量、强度螺栓及其用钢应满足以下要求:(1) 高的抗拉强度，以便抵抗拉长、拉断、滑扣和磨损。
(2) 较高的塑性和韧性，以减少对偏斜、缺口应力集中和表面质量的敏感性。
(3) 对于在海边、河边、油田等潮湿大气或腐蚀气氛环境下工作的螺栓，要求螺栓材料具有足够低的延迟断裂敏感性，以保证螺栓工作时安全可靠。
(4) 对于承受交变载荷和冲击载荷的螺栓，要求具有较高的疲劳抗力和多次冲击拉伸抗力，以抵抗疲劳、多冲断裂。
(5) 对于在严寒地区或低温下工作的螺栓，还要求具有低的韧-脆转化温度。
(6) 中小直径螺栓往往多采用冷镦成形螺栓头和搓(滚)丝生产工艺，这就要求材料具有良好的冷镦等冷加工工艺性能。
二、高强度螺栓钢的延迟断裂及特征钢的回火马氏体组织具有良好的强度和韧性配合，而且还可以通过调整碳和合金元素等添加元素的种类、数量和热处理工艺而控制其强度，因此在合金钢中得到了十分广泛的应用。
然而回火马氏体钢在自然环境下易发生延迟断裂，且延迟断裂敏感性随着强度的提高而增大。
同时，高强度螺栓属于缺口零件，具有很高的缺口敏感性，容易在缺口集中部位如杆与头部的过度处或螺纹根部产生延迟断裂。
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。
利用纳米化技术改善耐延迟断裂高强度螺栓钢的机械性能
利用纳米化技术改善耐延迟断裂高强度螺栓钢的机械性能纳米化技术在材料科学领域具有广泛的应用前景，可以通过改变材料的微观结构，来显著改善材料的机械性能。
在高强度螺栓钢的应用中，耐延迟断裂是一个重要的性能指标。
本文将探讨如何利用纳米化技术来改善耐延迟断裂高强度螺栓钢的机械性能。
首先，我们需要了解高强度螺栓钢的耐延迟断裂机制。
高强度螺栓钢常常遭受到复杂的应力环境，如拉伸、剪切和扭转等。
这些应力会导致螺栓表面的缺陷形成和扩展，最终引发断裂。
因此，提高高强度螺栓钢的抗断裂能力是关键。
纳米化技术可以通过调控材料的晶粒尺寸和晶界结构，来改善其机械性能。
首先，通过降低晶粒尺寸，可以提高材料的屈服强度和硬度。
较小的晶粒尺寸会限制位错滑移和晶界移动，从而增加材料的塑性变形能力，降低疲劳开裂的敏感性。
同时，纳米化技术还可以改善材料的晶界结构。
晶界是位错和原子的交错区域，通常是材料的强度和韧性的主要起因。
晶界的性质与材料的断裂性能密切相关。
通过纳米化技术改变晶界的组织结构，可以增强晶界的稳定性和阻止位错的扩展。
除了纳米化技术，还可以利用表面改性技术来进一步改善高强度螺栓钢的机械性能。
如利用化学镀、电化学处理等方法，可以在材料表面形成一个致密的保护层，提高钢材的疲劳寿命和耐腐蚀性能。
此外，纳米化技术还可以应用于高强度螺栓钢的涂层改进。
通过在材料表面涂覆纳米材料，可以增加涂层与基材的结合强度，提高材料的耐磨性和抗腐蚀性能。
同时，纳米涂层还可以减小摩擦系数，降低螺栓的摩擦损耗，并且提供更好的自润滑性能。
尽管纳米化技术在改善高强度螺栓钢的机械性能方面具有潜力，但仍然面临一些挑战。
首先，纳米结构的稳定性是一个问题。
在高温和高应力条件下，纳米晶体的晶粒会发生再长大和结晶，从而导致材料性能的下降。
因此，研究如何稳定纳米结构，是进一步推动纳米化技术应用的关键方向。
其次，纳米化技术的大规模制备和成本问题也需要解决。
纳米化技术要求对材料进行微观调控，需要精密的加工和控制手段。
高栓延迟断裂原因与预防方法(20230726)
高强度螺栓延迟断裂原因与预防方法穆金禄中铁大桥科学研究院有限公司目录前言 3一、建立高强度螺栓的断裂判据 4二、高强度螺栓延迟断裂的原因 14三、桥梁高强度螺栓断裂的趋势 18四、延迟断裂的高强度螺栓断口分析 19五、完善高强度螺栓的断裂判据 22六、预防高强度螺栓延迟断裂的方法22附：公式推导及专家对试验方法的审查意见 24前言桥梁上的高强度栓螺栓（以下简称高栓）都发生了不同数量的延迟断裂，高栓延迟断裂的原因主要有应力腐蚀开裂和氢脆等原因引起的高栓脆断。
发生延迟断裂的高栓长度绝大多数是90mm及以下的高栓；如南京某桥从1969年建成到1987年11月共断了127个高栓，其中：100mm的1个、90mm的4个其余122个是75mm的高栓[1]；高栓断裂的部位大都断在丝扣处、且主要断在螺母下第一扣处。
若高栓的延迟断裂主要是由氢脆等原因引起的话，其断裂的长度范围和断裂的部位都应该是随机的，所以高栓的延迟断裂主要原因是由应力腐蚀开裂所引起的延迟断裂，氢脆和其它原因引起的脆断为次要原因。
本人用断裂力学的柔度标定法做高栓的柔度标定时发现：高栓的形位公差会使高栓承受一个由附加弯矩差生的弯曲拉应力，该拉应力与高栓预拉力的拉应力叠加后，若超过了其抗拉强度，就会在高栓拉应力最高处的局部开裂，此后高栓即开始了应力与腐蚀开裂的进程；试验还发现高栓的强度越接近高栓国标强度的上限、高栓的综合力学性能降低的越多、高栓断裂率也越高。
此外，用光弹性材料制成的螺栓做光弾试验，由其“纵向冻结切片”等差线图得知：螺母下第一扣处的应力集中系数最高，所以高栓大都在此处断裂。
一．建立高栓的断裂判据（一）高栓的病害与试验研究1.高栓病害情况介绍1961年我国用高栓在广西修建了第一座栓焊梁桥——雒容大桥，此后修建的各座大桥的高栓都发生了不同程度的延迟断裂。
1973年铁道部组织相关单位对已建的铁路桥梁和成昆铁路新建的多座栓焊梁桥做了调查，调查结果是各桥高栓的平均断裂率为2‰上下，断裂高栓的长度绝大部分是90mm 及以下的短高栓；断裂的高栓大都断在丝扣处，且主要断在螺母下第一扣处。
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。
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。
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。
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。
高强度螺栓延迟断裂的原因与预防方法
高强度螺栓延迟断裂的原因与预防方法
高强度螺栓的延迟断裂是由于螺栓应力超过了其承载能力，导致螺栓疲劳损伤和断裂。
以下是高强度螺栓延迟断裂的原因和预防方法：
原因：
1. 过度紧固：过度紧固会导致螺栓应力过大，超过其材料的耐久极限，导致螺栓疲劳断裂。
2. 不平衡载荷：如果载荷不均匀地分布在螺栓上，会导致某些螺栓承受更大的应力，从而引起断裂。
3. 氧化腐蚀：螺栓暴露在潮湿或腐蚀性环境中，容易发生氧化腐蚀，减小螺栓的强度，导致延迟断裂。
4. 弯曲或倾斜载荷：如果施加在螺栓上的载荷是弯曲或倾斜的，会导致不均匀的应力分布，增加螺栓的疲劳断裂风险。
预防方法：
1. 控制紧固力：使用正确的紧固工具和方法，确保不过度紧固螺栓，以避免超负荷应力。
2. 均匀分配载荷：设计和安装时，确保载荷均匀地分布在螺栓上，减少应力差异。
3. 防腐措施：在螺栓暴露在潮湿或腐蚀性环境中时，使用防腐涂层或防腐材料等措施，降低氧化腐蚀的风险。
4. 避免弯曲和倾斜载荷：设计和安装时，确保载荷施加在螺栓上的方向与螺栓轴线一致，减小局部应力差异。
综上所述，控制紧固力、均匀分配载荷、防腐和避免弯曲倾斜载荷是预防高强度螺栓延迟断裂的关键措施。
此外，定期检查
和维护螺栓的状态，及时更换老化和损坏的螺栓也是重要的预防方法。
高强度螺栓断裂原因分析
2019年 第10期热加工M材料缺陷aterial Failure9高强度螺栓断裂原因分析■ 王嘉畅，冯文冲，张海兵摘要：针对10.9S 级高强度螺栓失效问题，采用金相检验、化学成分分析和扫描电子显微镜及能谱仪等方法进行分析。
结果表明：由于螺栓材料本身含有的氢在螺栓较大的安装应力下聚集，因此导致氢致延迟开裂，造成螺栓失效。
关键词：高强度螺栓；氢脆；失效据委托方介绍，来样为M20钢结构大六角头螺栓，等级为10.9S ，材质为20MnTiB 。
该螺栓为舞台桁架联接螺栓，舞台于2012年竣工，在2015年12月1日检修时，管理人员发现剧院舞台有螺母掉落。
该舞台桁架用于挂设剧院舞台幕布，由于桁架使用过程中，部分螺栓掉落，2016年3月2日施工单位进行检修并更换了19颗螺栓。
现场采用高强螺栓轴力扭矩复合测试仪对舞台桁架的高强螺栓联接状况进行了检测，发现原有螺栓扭矩及预拉力基本符合规范要求，部分螺栓存在预拉力过大现象，部分螺栓螺杆有变形，无法将螺栓取出。
此外，委托方未能提供螺栓具体生产工艺、现场安装等相关详细信息。
为找到断裂原因，消除安全隐患，笔者对断裂螺栓进行了失效分析。
1. 理化检验（1）宏观分析 对螺栓断口形貌进行观察，如图1、图2所示。
螺栓大六角头部涂有灰色防锈漆，杆部呈黑色，螺栓断裂于距螺杆第2~3牙螺纹牙底，该部位应为螺母紧固界面处，无明显塑性变形。
断口至螺杆间螺纹呈褐黄色，存在明显锈蚀痕迹。
断面起伏较大，高度可达两牙高度，且有些锈蚀。
断面颜色呈黑色和灰色两区域，黑色区域可见明显的放射线条纹，且汇聚于一侧螺牙底部，低倍下放大后可见一些闪光小刻面，呈脆性断裂特征。
裂源两侧周向边缘存在剪切唇特征。
灰色区域断口与轴向呈一定角度，断面较粗糙，为后续扩展断裂区域。
宏观分析螺栓断裂模式为脆性断裂。
（2）微观断口分析 将螺栓断口清洗后置于扫描电子显微镜下观察：①裂纹源区可见明显的放射线形貌，呈冰糖状沿晶断裂形貌，放大后晶面上可见鸡爪痕、微小孔洞形貌，断口可见大量沿晶二次裂纹形貌，呈氢致开图1 螺栓宏观形貌第10期 热加工图2 断口宏观形貌图3 裂纹源低倍形貌（15×）图4 裂纹源高倍形貌（50×）图5 裂纹源放大形貌（270×）图6 裂纹源沿晶特征（750×）图7 裂纹源沿晶特征（1200×）图8 扩展后期韧窝+沿晶特征（1100×）表1 螺栓断口化学成分（质量分数） （%）检验项目C P S 检测值0.200.0200.0170.25标准值0.17~0.24≤0.030≤0.0300.17~0.37图9 心部抛光态（100×）图10 心部显微组织（500×）图11 断口抛光态（100×）图12 断口显微组织（500×）图13 牙底抛光态（100×）行热酸蚀试验，与G B/T1979—2001中的评级图对比，结果如表的应力作用下氢原子在晶界或材料缺陷处聚集成氢分子而产生压力，形成延迟微裂纹。
离子注入对耐延迟断裂高强度螺栓钢表面改性的影响研究
离子注入对耐延迟断裂高强度螺栓钢表面改性的影响研究概述：耐延迟断裂是螺栓钢等高强度材料在使用过程中容易出现的问题，它会导致材料的力学性能下降，甚至发生断裂。
离子注入作为一种表面改性技术，被广泛应用于改善材料的表面性能。
本文将探讨离子注入对耐延迟断裂高强度螺栓钢表面改性的影响。
1. 耐延迟断裂问题的背景耐延迟断裂是高强度材料在使用过程中产生的一个重要问题，尤其在螺栓钢等结构的应用中更加突出。
延迟断裂指的是在材料受到加载后，一段时间内持续受力而出现的断裂现象。
这种断裂现象对材料的可靠性和安全性带来了巨大的挑战。
2. 理解离子注入技术离子注入技术是一种将离子束注入材料表面的物理改性方法。
通过调节注入离子束的参数，如能量、剂量和注入时间等，可以在材料表面形成致密的改性层。
离子注入技术能够改变材料表面的化学成分和结构，从而提高其硬度、耐磨性和抗腐蚀性等性能。
3. 离子注入对耐延迟断裂高强度螺栓钢的影响研究3.1 表面硬度的改变离子注入过程中，离子束与材料表面相互作用，产生碰撞和能量传递。
这种能量传递可以增加材料表面的位错密度和硬度。
实验证明，离子注入可以显著提高耐延迟断裂高强度螺栓钢的表面硬度。
3.2 耐疲劳性能的提升疲劳是螺栓钢等高强度材料容易出现的另一个问题。
离子注入技术可以通过形成致密的改性层，提高材料表面的疲劳性能。
离子注入改性层可以阻碍疲劳裂纹的扩展，延缓疲劳破坏过程，从而提高螺栓钢的耐疲劳性能。
3.3 抗腐蚀性的增强耐延迟断裂高强度螺栓钢在潮湿、腐蚀环境中容易发生腐蚀现象。
离子注入可以改变材料表面的化学成分和结构，形成致密的改性层，提高材料的抗腐蚀性能。
离子注入改性层可以阻隔腐蚀介质的侵入和扩散，显著减少螺栓钢的腐蚀速率。
3.4 表面粗糙度和摩擦特性的改善离子注入技术可以改变材料表面的粗糙度和摩擦特性。
通过调节离子注入参数，可以在材料表面形成光滑的改性层，减少表面粗糙度，并提高螺栓钢的摩擦性能。
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。
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高强度螺栓钢延迟断裂分析一、高强度螺栓在实际运行中的受力情况及其性能要求螺栓在各种机构中起着连接、紧固、定位、密封等作用。
螺栓在安装时需要预先拧紧，因此都需要承受静拉伸载荷。
预紧力越大，连接强度和紧固、密封性就越大。
除受到轴向预紧拉伸载荷的作用外，通常还会在工作过程中受到附加的轴向拉伸（交变）载荷、横向剪切（交变）载荷或由此复合而成的弯曲载荷的作用，有时还受到冲击载荷的作用。
通常情况下，附加的横向交变载荷会引起螺栓的松动，轴向交变载荷会引起螺栓的疲劳断裂，而在环境介质的作用下轴向拉伸载荷则会引起螺栓的延迟断裂。
因此，在应用高强度螺栓时，对材料成分、冶金质量、螺栓结构、制造工艺、安装及使用提出了更高的技术要求。
一般来讲，高强度螺栓及其用钢应满足以下要求：（1）高的抗拉强度，以便抵抗拉长、拉断、滑扣和磨损。
（2）较高的塑性和韧性，以减少对偏斜、缺口应力集中和表面质量的敏感性。
（3）对于在海边、河边、油田等潮湿大气或腐蚀气氛环境下工作的螺栓，要求螺栓材料具有足够低的延迟断裂敏感性，以保证螺栓工作时安全可靠。
（4）对于承受交变载荷和冲击载荷的螺栓，要求具有较高的疲劳抗力和多次冲击拉伸抗力，以抵抗疲劳、多冲断裂。
（5）对于在严寒地区或低温下工作的螺栓，还要求具有低的韧-脆转化温度。
（6）中小直径螺栓往往多采用冷镦成形螺栓头和搓（滚）丝生产工艺，这就要求材料具有良好的冷镦等冷加工工艺性能。
二、高强度螺栓钢的延迟断裂及特征钢的回火马氏体组织具有良好的强度和韧性配合，而且还可以通过调整碳和合金元素等添加元素的种类、数量和热处理工艺而控制其强度，因此在合金钢中得到了十分广泛的应用。
然而回火马氏体钢在自然环境下易发生延迟断裂，且延迟断裂敏感性随着强度的提高而增大。
同时，高强度螺栓属于缺口零件，具有很高的缺口敏感性，容易在缺口集中部位如杆与头部的过度处或螺纹根部产生延迟断裂。
因此，高强度螺栓钢的延迟断裂是一个十分典型的事例，由此造成的事故屡屡发生，经济损失相当惊人。
延迟断裂，又称滞后断裂，是在静止应力作用下的材料，经过一定时间后突然脆性破坏的一种现象。
延迟断裂现象是材料-环境-应力相互作用而发生的一种环境脆化，是氢致材质恶化（氢损伤或氢脆）的一种形态。
对于氢致延迟断裂，所谓延迟是指恒载荷（或恒位移）条件下，原子氢通过应力诱导扩散富集到临界值需要经过一段时间，故加载后要经过一定时间后氢致裂纹才会形核和扩展。
如将原子氢除去后就不会发生延迟断裂，因此氢致延迟断裂属于可逆氢脆。
延迟断裂现象是妨碍机械制造用钢高强度化的一个主要因素。
它大体上可分为以下两类：（1）主要是由外部环境侵入的氢（外氢）引起的延迟断裂，如桥梁等使用的螺栓，在潮湿空气、雨水等环境中长期暴露而发生延迟断裂。
（2）酸洗、电镀处理等制造过程中侵入钢中的氢（内氢）引起的延迟断裂，如电镀螺栓等在加载后，经过几小时或几天的较短时间后而发生延迟断裂。
实际用钢在自然环境下发生延迟断裂的主要是回火马氏体钢，它一般具有以下特征：（1）在抗拉强度大于1200MPa、硬度≥38的强度水平时，延迟断裂的敏感性显著增大；（2）延迟断裂通常在室温附近发生，但是从室温到100℃附近，随温度的升高，延迟断裂的敏感性增大；（3）宏观上，延迟断裂没有伴随有大的塑性变形；（4）在静载荷下发生；（5）在较屈服强度低得多的应力下发生；（6）在发生低温回火脆性的温度350℃附近回火后，延迟断裂敏感性最大；（7）受原奥氏体晶界裂纹的支配。
三、高强度螺栓钢延迟断裂的主要影响因素高强度螺栓钢延迟断裂的主要影响因素为：1、强度的影响很多研究工作表明，随着高强度螺栓钢抗拉强度的提高，特别是当抗拉强度超过约1200MPa时，延迟断裂强度急剧降低，裂纹扩展速率增大或延迟断裂时间减少。
2、碳和常用合金元素的影响碳能明显提高钢的延迟断裂敏感性，特别是对高强钢的影响尤其明显。
碳含量的增加会带来钢中组织、结构的变化，它不仅使马氏体中碳的固溶度增大，还强烈地降低钢的Ms点，导致栾晶马氏体的产生，同时还增加晶界碳化物的数量，这是碳增加钢的延迟断裂敏感性的一个主要原因。
然而，适量的碳含量是获得所需的高强度所必需的。
一般认为，锰能增加高强度钢的延迟断裂敏感性。
锰与钢中杂质元素硫相结合，生成MnS夹杂物，氢诱发裂纹往往以MnS为起点而发生延迟断裂。
硅对高强度钢延迟断裂抗力的影响较为复杂。
一方面，硅能够抑制回火过程中ε碳化物的析出。
在应力腐蚀过程中H+容易在ε碳化物上获得电子变成原子氢，故加硅可以减少进入试样的氢量。
而且，硅能使氢的表现扩散系数明显下降，从而使应力腐蚀裂纹扩展速率下降。
研究表明，在1400MPa级的钢中复合添加硅和钙，通过改变晶界结合力和氢扩散行为，可以钢的延迟断裂敏感性。
另一方面，同锰元素一样，硅能促进杂质元素的晶界偏聚，这又会增加钢的延迟断裂敏感性。
对铬的影响至今仍没有一致的结论。
一般认为铬能使氢致延迟断裂敏感性增加，这在铬含量较低时更为明显。
然而，也有研究表明，在P、S、Mn含量不变的情况下，铬含量的增加能够抑制沿晶断裂的发生，从而提高钢的延迟断裂抗力。
镍为稳定奥氏体元素，能使钢中容易生成较多的残余奥氏体。
奥氏体对氢的固溶量大，可以捕集氢而使氢无害化；另外，局部碳含量高的不稳定残余奥氏体在应力的作用下容易转变为马氏体，又会增加延迟断裂敏感性。
镍对高强度钢的硫化氢应力腐蚀抗力和氢脆没有影响。
研究表明，镍能够在试样表面浓化而抑制氢的侵入，从而提高钢的延迟断裂抗力。
必须指出，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由差别的，因而针对不同情况应作具体的分析。
在低合金钢的组成范围内，延迟断裂的倾向主要是由微观组织和环境决定的，合金元素的直接影响是有限的。
3、微观组织的影响由于钢的强度水平与钢的微观组织有着密切的关系，因而在一定强度水平下，钢的延迟断裂敏感性总是与某种特定的组织相联系。
不同的微观组织具有不同的延迟断裂敏感性。
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。
在自然环境下发生延迟断裂的主要是回火马氏体钢。
当合金成分一定时，热处理是控制微观组织的决定因素。
淬火回火钢在300～400℃的温度范围回火时，其耐延迟断裂性能急剧恶化，这是由于低温回火脆性与氢脆现象重叠的结果。
一般而言，晶界上析出渗碳体特别是薄膜状渗碳体会使延迟断裂敏感性显著增强。
因此，控制原奥氏体晶界碳化物的性质是改善高强钢耐延迟断裂性能的一种重要手段。
4、工艺因素的影响高强度螺栓的表面层磷化是引起其延迟断裂的一个重要因素。
这是由于在螺栓冷镦成形前的磷化处理会在螺栓表面形成一层不溶性的金属磷酸盐薄层（磷化层）。
该层在淬火回火过程中分解，使得磷在钢中扩散而导致螺栓表层磷浓化而降低晶界强度，从而促使延迟断裂的发生。
需在螺栓成形后进行表面润滑剂的清除，这会增加成本。
因此，伴随着螺栓的高强度化，非磷系润滑膜的开发也在进行中。
酸洗、电镀处理时侵入钢中的氢在应力的作用下向应力集中处富集同样会引起高强度螺栓的延迟断裂。
对此，对高强度螺栓特别是10.9级及其以上的螺栓需在电镀后4小时内进行脱氢的烘烤处理或者改用危害性较小的达克罗等其他表面处理方式。
改善螺纹牙沟的形状可降低应力集中程度，除可改善高强度螺栓的疲劳性能外，还可减少螺纹牙沟处氢的富集和扩散，亦可明显地提高高强度螺栓的延迟断裂抗力。
四、1Cr17Ni2及其耐延迟断裂性能的改善措施1Cr17Ni2属于马氏体型不锈钢，新牌号为14Cr17Ni2（GB/T 1220-2007），热处理后具有较高的力学性能，耐蚀性优于12Cr13（1Cr13）和10Cr17（1Cr17），多用于既要求高力学性能的可淬硬性，又要求耐硝酸、有机酸腐蚀的紧固件。
其钢棒的热处理制度为：退火，680～700℃高温回火，空冷；试样的热处理制度为：1)淬火,950～1050℃油冷；2)回火，275～350℃空冷。
金相组织的组织特征为马氏体型，属于回火马氏体钢，在自然环境下易发生延迟断裂。
高强度钢在冶炼、加工及使用过程中经常会有氢进入材料中，进入钢中的氢是极其有害的，即使进入极微量的氢，通过扩散和富集也会引起延迟断裂。
对于金属-氢系统，要发生延迟断裂过程，需经过氢的侵入、氢的扩散和富集、氢致裂纹萌生和扩展直至断裂。
氢在金属中的扩散和富集，作为氢与金属交互作用的过渡过程，是延迟断裂过程的前提和桥梁。
高强度钢的延迟断裂是由侵入钢中的可扩散氢引起的，其断裂特征主要为脆性沿晶断裂。
因此，如何提高氢陷阱有效性以降低可扩散氢浓度，并提高晶界强度，变沿晶脆性断裂为穿晶韧性断裂是改善高强度钢耐延迟断裂性能的基本出发点。
通过对高强度螺栓钢延迟断裂的分析，在材料冶金方面，改善1Cr17Ni2（14Cr17Ni2）耐延迟断裂性能的主要途径如下：（1）减少晶界偏析。
尽可能降低杂质元素磷含量（磷降低晶界结合强度）、硫含量（硫在腐蚀环境下促进氢的吸收），同时降低促进磷、硫共偏析的锰含量，防止晶界脆化。
（2）细化晶粒。
加入Al、Ti、Nb、V等元素，生产弥散析出的碳氮化物以细化奥氏体晶粒，在提高强度的同时，还可以改善韧性。
（3）调整合金元素（如添加镍、降低锰含量）以获得较高的缺口韧性。
（4）使侵入的氢无害化。
加入适量的微合金元素V、Ti、Nb等，形成细小的碳氮化物，不但可以细化淬火前奥氏体晶粒，还可以作为氢陷阱，抑制氢的扩散并使氢均匀分布。
（5）通过对炼钢用原辅材料、合金的烘烤以及VD脱气等方式，进一步降低钢中的氢含量。
（6）提高回火温度。
加入抗回火软化能力强的元素如钼、钒等，从而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回火温度区域，并可使碳化物细小均匀。
（7）尽可能减少钢表面侵入的氢量，即添加抑制腐蚀坑生成的合金元素如钼元素。
通过上述途径，可以有效善高强度螺栓钢-1Cr17Ni2（14Cr17Ni2）的耐延迟断裂性能，提高钢的延迟断裂抗力。