Page 50 - 理化检验-物理分册2023年第三期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202303013

45 钢螺帽断裂原因

孙晓军 1 , 2 , 许永春 1 , 2 , 詹 洋 , 吕慧慧 , 武 辉 , 程东松 2

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( 1. 河南省紧固连接技术重点实验室, 信阳 464000 ; 2. 河南航天精工制造有限公司, 信阳 464000 )
摘 要: 在加工某型45钢螺帽时, 数控车过程中发现有2个螺帽发生断裂。采用宏观观察、 化
学成分分析、 扫描电镜及能谱分析、 金相检验、 硬度测试和热处理工艺分析等方法, 研究了螺帽断裂
的原因。结果表明: 螺帽断裂处存在淬火裂纹; 螺帽毛坯孔壁的厚度处于淬火裂纹敏感厚度的区间
内, 且底孔与内壁的过渡圆弧较小, 产生了应力集中, 并形成了淬火裂纹, 裂纹沿晶扩展, 最终在数
控车过程中螺帽发生断裂。

关键词: 45钢; 螺帽; 数控车; 热处理工艺; 淬火裂纹

中图分类号: TB31 ; V461 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 03-0038-04

Fracturereasonsof45steelnuts

2
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1 , 2
1 , 2
2
SUNXiao j un , XUYon g chun , ZHANYan g LYUHuihui , WUHui , CHENGDon g son g 2
,

( 1.HenanKe yLaborator y ofFastenin gConnectionTechnolo gy , Xin y an g 464000 , China ;

2.HenanAeros p acePrecisionMachinin gCo. , Ltd. , Xin y an g 464000 , China )

Abstract : Durin g the p rocessin g ofacertaint yp eof45steelnut , twonutswerefoundtobebrokendurin g

thecom p uterizednumericalcontrollathep rocess.Thefracturereasonsofthenutswerestudiedb y meansof

macrosco p icobservation , chemicalcom p osition anal y sis , scannin g electron microsco py and ener gys p ectrum

anal y sis , metallo g ra p hicexamination , hardnesstestandheattreatmentp rocessanal y sis.Theresultsshowthat

therewere q uenchin g cracksatthenutfracture.Thethicknessoftheholewallofthenutblankwaswithintheran g e

ofthesensitivethicknessofthe q uenchin g cracks , andthetransitionarcbetweenthebottomholeandtheinnerwall

wassmall , resultin g instressconcentrationandtheformationofthe q uenchin g cracks.Thecracks p ro p a g atedalon g

thecr y stal , andfinall y thenutfractureoccurreddurin g thecom p uterizednumericalcontrollathe p rocess.

Ke y words : 45steel ; nut ; com p uterizednumericalcontrollathe ; heattreatment p rocess ; q uenchin g crack
45钢是优质中碳结构钢, 该钢淬硬性较高但淬 共报废了6个螺帽, 并在现场发现1个开裂螺帽毛
透性较差, 一般在正火状态下使用, 具有良好的切削 坯, 数控车过程中有2个螺帽发生断裂。笔者对断裂
加工性能, 经调质处理后可获得较高的强度以及一 螺帽进行了一系列理化检验, 找出了螺帽断裂的原
定的韧性和塑性, 而且价格低, 易采购, 常用于制作 因, 并提出了相关建议, 以提升产品的质量和安全性。
交变载荷下使用的螺栓、 螺母等紧固件、 齿轮及轴类
零件等 [ 1 ] 。 1 理化检验

材料为45钢, 规格为22mm×30mm ( 外螺纹直 1.1 宏观观察
径×长度), 内孔直径为13mm 的某型螺帽, 其加工 对开裂螺帽毛坯和数控车断裂螺帽进行宏观观

工艺为: 下料→普车→车底孔→热处理→数控车→攻 察, 结果如图1所示。由图1可知: 开裂螺帽毛坯和
丝→表面处理等。根据排查结果发现, 热处理工序后 数控车断裂螺帽的裂纹源均位于孔底与内壁相交处
边缘, 数控车断裂螺帽断口较为平齐, 呈黑灰色, 无
锈蚀现象, 断面与轴线夹角约呈45° , 靠近外壁部分
收稿日期: 2022-05-23
作者简介: 孙晓军( 1983- ), 男, 研究员, 主要从事航空航天紧固 存在少量撕裂棱线; 开裂螺帽毛坯内孔底部存在粗
件材料及热处理技术的研究工作
大的车刀纹痕迹。
通信作者: 许永春, xu y c1120@163.com
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