Page 79 - 理化检验-物理分册2022年第八期

高靖靖, 等: 303Se不锈钢高锁螺母开裂原因

局部位置存在较高的残余拉应力。 对 303Se不锈钢原材料进行金相检验, 未发现
表 3 高锁螺母收口点位置附近残余应力 MPa 参与验证的原材料中存在夹杂物, 故可以推断, 装配
测试点 试验下的开裂与夹杂物无直接关系。
方向

1 2 3 4 查 询 标 准 HST 1087 — 2000 Stainless Steel
x -59.7 -158.9 311.4 213.0
Tensile Hi g hLockNut 可知, 302 , 305 , 303Se不锈钢

y -129.5 50.9 3.7 10.7
均可 以 用 于 加 工 高 锁 螺 母。选 用 5 批 符 合 标 准

2 开裂原因分析 AMS-QQ-S-763B — 2006 Steel , Corrosion Resistant ,

Bars , Wire , Sha p es , andRor g in g s 的 不 同 质 保 号 的
2.1 材料分析 302不锈钢材料, 按照同样工艺路线进行加工, 发现
303Se不锈钢高锁螺母开裂件的晶粒中有大量 采用302不锈钢材料加工的高锁螺母在装配试验下
滑移线, 不同晶粒内滑移线取向不同; 材料中含有大
均未出现开裂现象, 结果如表5所示。
量的夹杂物, 夹杂物沿轴向拉长。为了验证夹杂物 表 5 不同质保号的 302 不锈钢高锁螺母装配试验结果
对裂纹 的 影 响, 选 取 6 批 符 合 标 准 AMS5640U — 材料质保号 是否收口 是否产生裂纹
2007 Steel Corrosion Resistant , Bars , Wire , HY1805-334 是 否

是 否
Sha p es , andRor g in g s 18Cr-9.0NiFreeMachin g HY1807-121
的不同炉批号的 303Se不锈钢加工为高锁螺母, 发 HY1805-333 是 否
现加工的高锁螺母在装配试验过程中均出现开裂现 HY1803-123 是 否
HY1807-015 是 否
象, 结果如表 4 所示。
表 4 不同炉批号的 303Se不锈钢高锁螺母装配试验结果 故可 以 推 断, 高 锁 螺 母 在 装 配 试 验 下 发 生 开
材料炉批号 是否收口 是否产生裂纹 裂与材料性质有 一定的关系。为了 对比 303Se不
是 是 锈钢和 302 不 锈 钢, 采 用 直 读 光 谱 仪 对 这 两 种 材
9011
是 是
7700 料成形高锁螺母的化学成分进行分析, 结果如表 6
6768 是 是 所示。
14762 是 是
由 表 6 可 知: 303Se 不 锈 钢 中 含 有 硒 元 素,
9240 是 是 [ 3 ]
303Se属于易切削不锈钢 。
14402 是 是
表 6 303Se , 302 不锈钢材料高锁螺母的化学成分 %
质量分数 / %
材料
C ( 最大) Mn ( 最大) P ( 最大) S ( 最大) Si ( 最大) Cr Ni Cu ( 最大) Mo ( 最大) N ( 最大) Se ( 最小)
303Se不锈钢 0.15 2.00 0.12~0.17 0.04 1.00 17.00~19.00 8.00~10.00 1.00 1.00 - 0.15~0.40
302 不锈钢 0.15 2.00 0.05 0.03 1.00 17.00~19.00 8.00~10.00 1.00 1.00 0.10 -
2.2 成形方式分析 2.2.2 冷挤压成形
为了验证成形方式对高锁螺母开裂的影响, 采 根据 300 系列不锈钢的冷作强化特性 [ 4 ] , 分别
用两种加工方式对产品进行研究。 选用 303Se不锈钢和 302 不锈钢材料进行挤压成形
2.2.1 车加工成形 加工, 通过 冷 变 形 提 高 抗 拉 强 度, 加 工 路 线 为: 备
查询标准 AMS5640U — 2007 可知, 303Se不锈 料 → 冷挤压 → 精加工 → 收口 → 表面处理, 其中冷挤
钢原材料的最大抗拉强度为 862MPa 。为了保证高 压成形方式如图 8 所示。

锁螺母抗拉力的要求, 采用抗拉强度为 850 MPa~
862MPa的原材料直接车加工, 产品的加工路线为

备料 → 车加工 → 收口 → 表面处理。选取车加工的高

锁螺母 进 行 装 配 试 验 和 力 学 性 能 测 试, 发 现: ①
303Se不锈钢材料车加工成形的高锁螺母在装配试
验下不会开裂; ② 车加工成形时, 高锁螺母的最小 图 8 冷挤压成形方式示意

抗拉强度无法满足标准要求。 对挤压成形的高锁螺母进行装配试验和力学性

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