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螺絲廠講解熱處理對提高螺栓疲勞強度的影響


螺絲廠講解熱處理對提高螺栓疲勞強度的影響

螺栓的疲勞強度一直以來都是受到重視的問題,有數據表明螺栓的失效絕大多數是由于疲勞破壞引起的,且疲勞破壞時螺栓幾乎無征兆,因此重大事故很容易 在產生疲勞破壞時發生。熱處理能夠優化緊固件材料性能,使其疲勞強度提高,針對高強度螺栓越來越高的使用要求,通過熱處理提高螺栓材料的疲勞強度更顯十分 重要。

熱處理對提高螺栓疲勞強度的影響

關鍵詞:材料疲勞裂紋的萌生

        疲勞裂紋最先開始的地方稱為疲勞源,疲勞源對于螺栓微觀結構組織很敏感,能在很小的尺度下萌生疲勞裂紋,一般在3~5個晶粒尺寸內,螺栓表面質量問題是主 要的疲勞源,大部分的疲勞始于螺栓表面或者亞表面。螺栓材料晶體內部存在的大量位錯和一些合金元素或雜質,晶界強度差異,這些因素都有可能導致疲勞裂紋萌 生。研究表明,疲勞裂紋易發位置有:晶界、表面夾雜物或第二相顆粒、空洞,這些位置都與材料復雜多變的微觀組織有關。如果熱處理后能夠改善微觀組織,那么 就能在一定程度上提高螺栓材料的疲勞強度。

關鍵詞:脫碳對疲勞強度的影響

        螺栓表面脫碳會降低淬火后螺栓的表面硬度、耐磨性,并顯著降低螺栓疲勞強度。GB/T3098.1標準中就有針對螺栓性能的脫碳試驗,并規定最大脫碳層深 度。大量的文獻資料表明,由于不當的熱處理方式,使得螺栓表面脫碳和表面質量下降,從而使其疲勞強度降低。在分析42CrMoA風電機組高強度螺栓斷裂失 效原因時,發現在頭桿交接處是因為存在脫碳層。Fe3C在高溫下能與O2、H2O、H2發生反應導致螺栓材料內部Fe3C的減少,從而增加了螺栓材料的鐵 素體相,降低螺栓材料強度,容易引發微裂紋。在熱處理過程中控制好加熱溫度,同時必須采用可控氣氛?;ぜ尤饒芄緩芎玫亟餼穌庖晃侍?。

關鍵詞:熱處理對疲勞強度的影響

        在對螺栓疲勞強度進行分析時,發現提高螺栓的靜載荷承受能力可通過提高硬度來實現,而疲勞強度的提高并不能通過提高硬度的方法。因為螺栓有缺口應力會引起較大的應力集中,對于沒有應力集中的樣品提高硬度是能夠提高其疲勞強度的。

        硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標,是材料抵抗比它更硬物體壓入的能力,硬度高低也同樣反映了金屬材料的強度、塑性的大小。螺栓表面的應力集中會降低其表 面強度,在受到交變的動載荷時,在缺口應力集中部位不斷發生微變形和恢復的過程,且其受到的應力遠遠大于無應力集中的部位,從而容易導致疲勞裂紋的產生。

        緊固件通過熱處理調質改善顯微組織,并具有優良的綜合力學性能,可以提高螺栓材料的疲勞強度,合理控制晶粒尺寸以保證低溫沖擊功,也能獲得較高的沖擊韌 性。合理的熱處理細化晶粒,縮短晶界距離能阻止疲勞裂紋的產生,在材料內部如果存在一定量的晶須或第二項顆粒,這些加入的相便可以在一定程度上阻止駐留滑 移帶的滑移,從而阻止了微裂紋的萌生和擴展。

關鍵詞:結論

        疲勞裂紋總是萌生于材料中最薄弱環節,螺栓因為表面或次表面的缺陷容易產生裂紋,材料內部容易產生駐留滑移帶、晶界、表面夾雜物或第二相顆粒、空洞處,因為這些位置容易導致應力集中。

        熱處理對螺栓材料疲勞強度的影響較大,在熱處理過程中,要根據螺栓性能來具體確定熱處理工藝。初始疲勞裂紋的產生是由于螺栓材料微觀組織缺陷導致應力集中 引起的。熱處理是一種優化緊固件組織的方法,能在一定程度上提高螺栓材料的疲勞性能,提高產品的壽命。從長遠看能夠節約資源,符合可持續發展戰略。

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