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45#钢 螺母脱扣原因分析

检验人员在试验室对螺母的保载试验过程中发现有一批螺母的螺纹出现了脱扣现象,图1是螺母脱扣后的形貌。

图1  螺母脱扣宏观照


该批螺母规格为M20,性能等级为8级,材质45钢,经调质处理。

1.理化检验

(1)成分分析

使用ARL4460直读光谱仪对螺母进行化学成分测试,结果如表1所示。

 表1  螺母化学成分(质量分数)     (%)

元素

C

Si

Mn

S

P

Cr

Ni

Cu

标准

0.42~0.50

0.17~0.37

0.50~0.80

0.035

≤0.035

0.25

0.30

0.25

实测

0.43

0.22

0.63

0.029

0.018

0.08

0.02

0.01

试验结果符合GB/T699—2015《优质碳素结构钢》标准中牌号为45钢的化学成分要求。


(2)金相与力学分析

图2是该螺母螺纹边缘的金相照片,在螺纹边缘明显存在深约0.15mm的脱碳层,在照片的上部明显存在螺纹脱扣时的形变层。图3是螺母心部的金相照片,组织为片状珠光体和白色网状分布的铁素体,有微量的魏氏体组织。

图2  螺纹边缘金相照片

图3 螺母心部金相照片


在螺母的心部进行显微维氏硬度测试,载荷300g,测得心部硬度324HV0.3。


2.分析与讨论

45钢淬透性是较低的,但该批45钢的M20螺母尺寸较小,在正常的调质处理下能够完全淬透,并通过高温回火获得内外均匀的金相组织,具有较好的综合力学性能的回火索氏体组织。


而金相观察结果表明,脱扣的螺母不是索氏体组织,而是铁素体和珠光体组织,但硬度却达到了324HV0.3,说明螺母在热处理过程中没有经过调质处理,其综合力学性能较差,抗变形能力不足。


螺母的螺纹一般是在调质处理后进行加工的,而图2螺纹边缘的金相照片显示螺纹表面明显存在均匀的脱碳层,说明该批螺母先加工了螺纹然后再进行热处理,使得螺纹表面存在一层强度低的脱碳层。螺母基体的组织达不到要求以及螺纹表面的脱碳层是该批螺母脱扣的主要原因。

作者:周桢

单位:浙江省电力锅炉压力容器检验所有限公司

来源:《金属加工(热加工)》杂志

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