某零件厂采用22.5mm的45钢线材制作汽车用U型螺栓,采用局部感应加热并锻打弯曲的方法成型,然后在其两端部分别加工长70mm的螺纹。U型螺栓制成后,在搬动过程中突然发生断裂,断裂部位位于感应加热的锻打弯曲变形处。
45钢是优质碳素结构钢,为热轧态供货,这种钢的力学性能很好,广泛用于机械制造。这种非正常断裂一起了使用方的疑惑与供应方发生矛盾。因此我们分析一下U型螺栓断裂的情况。
断裂U型螺栓断口的2/3以上面积呈褐色或暗褐色,仅在U型螺栓内侧边缘呈明亮的银白色;断口平齐,无明显的颈缩及变形,为脆性断裂。因该U型螺栓经过高温锻打变形,其断面呈椭圆型。
U型螺栓断口经酒精超声波清洗后在扫描电镜内观察。宏观观察下呈银白色部位的断口微观形貌为解理;宏观观察下呈深褐色部位的断口微观形貌均为沿晶开裂,该部位能谱微区成分定性分析结果见图5,半定量分析结果表明铁和氧的原子比接近1B1,应为高温氧化产物FeO。
平行断口磨制金相抛光态试样,扫描电镜下观察可见较多网状疏松及孔隙,另可见较多铁的氧化物呈网状分布;且一些疏松部位尖端有夹杂物存在;经能谱分析该夹杂物为MnS。
这就是U型螺栓突然断裂的原因。
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