紧固件锁紧螺母断裂问题分析
引起紧固件锁紧螺母断裂的原因,可能来源于材料、组织方面,也可能是本身强度等方面。为此,根据其工艺,结合材料方面的知识,采用放大镜、显微镜金相和硬度等方面的分析。(1)断口分析
借助低倍放大镜和高位显示镜观察断口的宏观和微观形貌,并结合工程实践经验和利用金属材料和微观形貌,并结合工程实践经验和利用金属材料知识来进行断口分析。
为断裂件断口宏观形貌,件断口较为平整,无明显塑性变形痕迹,断口外侧边缘剪切唇为新鲜断口,呈浅灰色其余区域基本已氧化发黑;断裂件的宏观形貌,与断裂件类似,断口无明显塑性变形痕迹,外圈边缘为剪切唇,呈浅灰色,为新鲜断口,其余区域表面基本已氧化发黑。
通过观察件断口黑色区域的微观形貌2,可见断面存在明显的氧化腐蚀,但仍可见冰糖状结晶形貌,且晶间有二次裂纹。由于断面存在氧化腐蚀现象3,无法确定品面是否存在鸡爪形发纹;断口外侧边缘的微观形貌4,为韧窝形貌,该区域为终断区。
通过观察件断口黑色区域除边缘剪切唇外断口微观形貌,可见冰糖状沿晶断口,晶间有二次裂纹;断口外侧边缘的微观形貌,为等轴韧窝形貌。
(2)金相分析
借助金相分析仪观察送检完好件和1#断裂件的芯部和断口附近金相组织,并结合热处理知识进行对比分析5%。
通过分析观察都为均匀的回火索氏体,无异常。
3)硬度分析
对完好件和断裂件进行硬度试验,结果断裂件表面硬度偏高,不满足12.9级紧固件的硬度要求。
(4)化学成分分析
失效零件为装配时断裂,断面呈明显黑色和新鲜断口两个区域,黑色区域表面氧化严重,新鲜断口表面无氧化,这说明两个区域并非在同一时间产生。断口黑色区域呈沿品断裂形貌,并伴有晶间二次裂纹,具有氢脆断裂特征17。断面外侧边缘的新鲜断口区域为韧窝形貌。沿晶断口表面已基本被氧化腐蚀,仅边缘终断区无大量明显的氧化腐蚀产物,说明送检零件在后期表面氧化处理前已存在裂纹。送检零件金相组织和化学成分均无异常。
解决措施
送检零件断裂原因是存在原始裂纹,原始裂纹为氢致裂纹,氢来源于氧化发黑前的酸洗。建议采取以下措施:
采用碱性电解去油、除锈,若不能避免酸洗,则应滚压外螺纹后采取去应力处理,并在表面处理后四小时内进行驱氢处理。
该批零件氢含量硬度较高,存在较高的氢脆风险,不排除已装配的零件后续发生氢致开裂的可能,如果在使用过程中发生断裂会对系统运行造成较大安全隐患,所以建议全部召回并更换新工艺零件。