六角螺母开裂讨论课堂

      现提供开裂六角螺母两枚，螺母规格为M36，材质为40Cr，性能等级为10级，表面达克罗，螺母制造工艺为先调质后攻牙。据反映，螺母为安装过程中发生开裂，要求分析其开裂原因。图1所示为试样宏观形貌，可见一枚螺母已断裂成三截，断面存在明显的锈蚀痕迹，另一枚螺母发生严重开裂，裂纹贯穿螺母内外壁厚。选取图中箭头所示螺母残件进行重点分析。

      图2所示为试样断口宏观形貌，断口附近未发现明显的塑性变形，断面平整，可见明显的放射状条纹，条纹起始于断口左侧两扣螺纹（红框所示）。断面存在轻微锈蚀痕迹，未发现明显的挤压磨损现象。将断面分为A、B、C三个区域进一步描述。

图2  断口低倍形貌

      图3所示为A区微观形貌，可见明显的沿晶形貌，并伴随晶间二次裂纹。

      图4所示为第一扣螺纹低倍形貌，靠近螺纹表面区域标记为1#，远离螺纹表面区域标记为2#，分别进行能谱分析。

      图5、图6所示分别为1#、2#区域能谱分析结果，可见1#区域除基体元素外存在少量的Al、Zn元素，2#区域除基体元素外未发现其他元素。

      图7所示为B区微观形貌，可见沿晶与韧窝并存的混合型形貌。

      图8所示为C区微观形貌，边缘区域可见韧窝形貌，远离边缘的区域可见准解理形貌+少量韧窝+少量沿晶形貌。

      垂直断口截取螺母横截面进行金相观察，断口附近低倍组织如图9所示，可见断口附近存在一条贯穿内外壁厚的裂纹，且该裂纹由螺母内圈起始，并向扳拧面方向扩展。

      图10所示为裂纹起始区金相组织，可见起始裂纹呈现明显的分叉现象，裂纹两侧未发现明显的脱碳。

      图11所示为裂纹扩展区金相组织，可见裂纹走势蜿蜒，两侧未发现明显的脱碳。

      图12所示为断口附近金相组织，可见断面凹凸不平，未发现明显的脱碳或分支裂纹。

      图13所示为试样芯部金相组织，为马氏体组织。将试样重新进行580℃回火一小时处理，金相组织如图14所示，为回火索氏体组织，两者组织形态存在明显差异。

      图15所示为试样非金属夹杂物形态，根据“GB/T 10561-2005”标准规定，评定为D类球状氧化物（细系）1.5级。

      选取试样与经580℃回火一小时后的试样分别进行维氏硬度测试，结果如表1所示，可见试样芯部硬度远远高出“GB/T 3098.2-2000”标准关于10级螺母硬度规定的上限，而经回火处理后的试样芯部硬度符合标准要求。

表1  硬度测试

      采用直读光谱法对试样进行化学成分分析，结果如表2所示，符合“GB/T 3077-1999”标准关于40Cr的规定。

表2  试样化学分析

提问

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