5高强度螺栓延迟断裂的预防措施_精品文档.ppt

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冷镦材料与热处理方法冷镦材料与热处理方法高强度螺栓延迟断裂的预防措施高强度螺栓延迟断裂的预防措施目前，由螺栓联接引起的延迟断裂仍然是一个严重的产品质量问题。

延迟断裂是材料在静止应力作用下，经过一定时间后突然脆性破坏的一种现象，是材料一环境应力相互作用而发生的一种环境脆化，是氢导致材质恶化的一种形态。

延迟断裂现象是妨碍高强度螺栓提高强度的一个主要因素。

产生延迟断裂是涉及到材料加工，环境等因素。

本文从紧固件生产实践，提出延迟断裂的预防措施，供同行参考。

1.抗拉强度的偏差管理在保证螺栓达到各项力学性能指标的基础上（尤其把抗拉强度和保证应力控制在合格范围内）要对螺栓的硬度控制在一定范围内，见表1。

高强度螺栓延迟断裂的预防措施表1成过急高强度螺栓技术要求控制范围螺栓级别螺栓规格硬度控制范围HRC抗拉强度控制范围MPa88级M826-29830-880M10且M1627-31850-900M1629-33870-920109级M834-361050-1100且M1635-371080-1120M1636-391100-1150129级M1239-411220-128014且M2440-431250-1300M2439-401250-1330高强度螺栓在检测硬度时，作为工艺控制项目，最终以抗拉强度值为综合测量结果。

高强度螺栓延迟断裂的预防措施2.防止螺栓表面的增碳脱碳通常有利于延迟破坏性能的提高，但是必须充分考虑疲劳强度的下降，并且不至于产生脱扣、滑牙。

对原材料的预先退火工序必须严格注意脱碳和增碳，而在最终调质淬火时对于螺纹表面增碳是不允许的。

冷拔前对盘条需要经过软化退火或球化退火，为了防止脱碳往往使用保护气氛或炉中放置木炭。

如果炉中气氛控制不当或者发生特殊情况时，会在原材料表面造成增碳，由于螺纹处表面增碳，会使强度增加而塑性下降，导致延迟断裂。

3.防止渗磷拉拔是生产高强度螺栓的第一道工序，但在拉拔前，盘条须经过磷化锌薄膜处理，增加光洁度，冷镦、调质淬火处理制成螺栓，会有磷渗入表面层里。

对于高强度螺栓，可在热处理前用金属清洗剂和酸洗洗净磷化高强度螺栓延迟断裂的预防措施膜，达到防止渗磷的目地。

要注意的是钢渗磷后，钢的临界点A1上升，表面出现较多铁素体，也影响后序发黑和氧化着色表面处理。

4.减少应力集中的形状螺栓头部是应力集中部位。

典型螺栓的头部为六角形的冷镦变形可达6080，不允许有任何折叠，尤其是冷镦复杂形状的凸缘类螺栓。

但由于机床精度，操作工人的技术水平，模具尺寸和质量等因素的影响，造成螺栓头部和杆部结合处的晶粒破碎或金属纤维断裂。

此处组织很不均匀，并形成一个脆性断裂危险区域，造成应力集中。

不完全螺纹形状的螺栓，应在允许的范围内，做到形状尽可能缓和应力集中。

在调整冷镦机床时，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段变形量，增大头杆结合处的过渡圆角，使其内部组织达到合理状态。

对调换每种规格产品试模的样件，冷镦时应给予50200件报废，特别是在那些应力集中的部位不能有伤痕。

高强度螺栓延迟断裂的预防措施5.良好的金属流线金属的纤维组织沿扎制方向流动，这种因碳化物等脆性粒子在冷镦和冷挤加工时被细化、晶粒沿伸方向变细变长，显示出导向性所致。

这种纤维组织就是塑性加工后，由变形产生但是纤维流线。

螺栓冷镦时锻时，特别是在头杆连接处，如果冷镦锻质量劣，头部纤维塑性流线就会以来乱、切断，这对高强度螺栓是不能存在的缺陷，这将导致延迟锻裂的发生。

6.预先防止奥氏体晶粒粗大，淬火温度的控制显得特别重要。

尤其是局部加热镦锻的螺栓，应增加退火软化工序和减少拉拔量。

奥氏体晶粗大会造成脆性增加，以至延迟断裂发生。

高强度螺栓延迟断裂的预防措施7.钢种的选择根据影响高强度螺栓延迟断裂的因素，钢材选择最好有能使延迟断裂性能提高的元素。

如添加有适量的Ti、V和Nb等细化晶粒元素，使奥氏体晶粒不长大；对延迟断裂恶化的P、S降低钢中的含量，减少晶界偏析；提高Mo的含量以提高钢的回火软化抵抗性能。

钢材化学成分的调整，碳钢中主要的元素有C、Si和Mn。

增加Si和Mn的含量可提高硬度，但硬度提高对塑性指标断面收缩率的数值有负面影响，在中碳钢中加入少量的Cr可以改善其塑性，提高断面收缩率值。

Si和Mn是固溶强化铁素体而提高硬度的元素，而Cr是细化晶粒增加淬透性的元素。

由于任何一种钢都要淬火高温回火（调质）处理作为钢种的前提来考虑，根据高强度螺栓性能等级，环境条件等，要完全避免发生延迟断裂是困难的。

因此，选择钢种时对其使用条件必须十分注意。

高强度螺栓延迟断裂的预防措施推荐钢种如下：

8.8级螺栓选用SWRCH35R、CH35ACR钢；10.9级选用SCM435、40Cr钢；12.9级选用42CrMo、25Cr2MoVA钢。

对于10.9级一上螺栓需要用合金钢，其中CrMo和CrMoV两类钢更能满足在复杂条件下使用。

8.防止电镀脆性表面处理通常是电镀、有机和无机物涂层或磷化，所以这些工艺都有一个共同的前提必须除去螺栓表面黑色氧气皮，为此就必须对螺栓进行酸洗。

在酸洗到表面处理（如电镀）期间，大部分去氢侵入到螺栓表面。

由于氢的扩散需要时间，且氢的浓度达到一定程度后才发生断裂，因此，金属电镀必须慎重选择镀种，镀液种类选定最好都能防止氢的吸收。

高强度螺栓延迟断裂的预防措施通常电镀螺栓由于在镀前酸洗和电镀时在钢种渗进并存了氢，比没有电镀的螺栓容易发生延迟断裂，尤其是自攻螺钉。

抗拉强度930MPQ以上的螺栓在电镀后都要进行驱氢处理。

驱氢的效果与处理的温度和时间有关，通常温度200250，时间24小时，温度的高低应由基本材料决定，才能改善延迟断裂性能。

9.其他高强度螺栓与各种不同金属接触时，由于能形成多种类型的局部电池而大大恶化了延迟断裂性能。

特别是接触Zn、Mg、Cu时必须注意。

螺栓在室外使用时，应避免潮湿空气，雨水的接触，涂上适当的油漆是有益的，可避免产生延迟断裂。