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|螺栓热锻工艺裂纹失效分析( 二 )


|螺栓热锻工艺裂纹失效分析
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图14-33 M36螺栓头部流线形貌 图14-34 M42螺栓头部流线形貌
对两个规格螺栓纵向剖面进行夹杂物检查评定 ， 根据标准《GB/T 10516-2005 钢中非金属夹杂物含量的测定方法》评定：
M 36螺栓夹杂物DS类（单颗粒球状类）2.5级；D类（球状氧化物）粗系2级 ， 细系2级 ， 见图14-35 。
M 42螺栓夹杂物DS类（单颗粒球状类）2级；D类（球状氧化物）粗系1.5级 ， 细系2级 ， 见图 14-36 。
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图14-35 M36螺栓夹杂物形貌 图14-36 M42螺栓夹杂物形貌
采用直读光谱对螺栓进行化学成分分析 ， 分析结果 ， M36、 M42螺栓化学成分符合《GB/T 6478-2001》标准对ML42CrMo钢的要求 。
螺栓表面硬度梯度及心部硬度试验检测 ， 检测结果螺栓硬度在标准规定范围内 ， 硬度值如下：
M36螺栓心部硬度为355 HV10；
M32螺栓心部硬度为365 HV10 。
14.4.2 分析与讨论
该批螺栓的化学成分、金相组织和表心硬度均符合要求 ， 虽然表面有全脱碳 ， 组织中球状氧化物DS类（单颗粒球状类）2级较大 ， 但都不是造成裂纹的原因 。
该批螺栓裂纹均位于头下圆角位置 ， 为应力集中部位 ， 裂纹由表及里扩展；裂纹走势刚劲 ， 尾端尖细 ， 有分支裂纹 ， 但有一些裂纹未贯通表面 ， 从表面全脱碳处开始向内扩展 ， 由此可排除淬火裂纹的可能 。
螺栓头部流线不沿变形的头部外形分布 ， 说明螺栓头部锻打变形不合理 。螺栓锻打时采用中频加热 ， 加热时间较短 ， 可能会造成加热温度不均匀 ， 使头部变形不能满足变形要求 ， 造成头部流线不合格 。
由于螺栓头部锻打工艺过程有问题 ， 头部变形中心不在中心位置 ， 而在变形中心的偏上位置 ， 使螺栓头下圆角处应力集中过大 ， 变形不均匀 ， 锻打时圆角处产生了1～2条应力裂纹 ， 在裂纹附近还有许多细小封闭的裂纹 。
由于螺栓表面有全脱碳层较软 ， 把小裂纹封住 ， 肉眼不易看见 。探伤时裂纹处吸附磁粉而显示裂纹缺陷 。
由于两批螺栓头部锻打工艺不当 ， 造成头部变形不合理 ， 使螺栓头下圆角处应力集中过大 ， 变形不均匀 ， 锻打时圆角处产生应力裂纹 ，
14.4.3 结论与启示
（1）两批螺栓圆角处的裂纹为锻打应力裂纹 。
（2）造成应力裂纹的原因是螺栓头部锻打工艺不当 ， 造成头部变形不合理 ， 使螺栓头下圆角处应力集中过大 ， 变形不均匀 ， 锻打时圆角处产生应力裂纹 ，
（3）螺栓在探伤时 ， 圆角处的细小裂纹表面吸附磁粉 ， 而显示裂纹缺陷 。
（4）大规格螺栓头部成型时要采用合理的锻打工艺 ， 控制加热温度和变形 ， 防止头下圆角处产生应力裂纹 。


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