阎保秋

河北宣化工程机械股份有限公司 河北宣化 075100

1 序言

8.8 级高强螺栓是最常用紧固件，材料一般为42CrMoA，化学成分见表1，力学性能要求见表2，螺纹部位采用辊压加工。

我公司在加工8.8级高强螺栓进行螺纹辊压时，发现部分螺纹出现掉块现象，同时螺纹表面存在凹坑缺陷，如图1所示。

图1 螺栓表面缺陷宏观照片

2 失效分析

1）对螺栓进行夹杂物分析[2]，如图2所示，放大100倍下螺栓原材料中存在少量塑性夹杂物，评级为A类1级，合格，排除夹杂物超标问题。

图2 金属夹杂物评级（100×）

2）在100×显微镜下，对螺纹位置缺陷形貌分析（未侵蚀），组织中可见螺纹表层加工变形层，沿变形层方向分布有层状裂纹，如图3所示。

图3 层状裂纹（100×）

表1 42CrMoA化学成分（质量分数） （%）

表2 力学性能要求[1]

3）用4%硝酸酒精侵蚀[3]，在1000×显微镜下，发现表面局部有不均匀白亮层，如图4所示。

图4 不均匀白两层（1000×）

4）对螺纹表层辊压层进行显微硬度检测，硬度分布为642HV、543HV、331HV。硬层0.08mm（注：表层小压痕为100gf，大压痕为300gf负荷）。辊压变形层有加工硬化层，如图5所示。

图5 辊压变形层（500×）

5）金属流线检测，辊压流线沿螺纹外形轮廓，呈层状曲线分布。局部螺纹表面有损伤，如图6所示。凹坑表面过渡位置的流线完整、连续，螺纹顶部凹坑缺陷的辊压流线沿凹坑和螺纹外廓分布，流线完整、连续，未被破坏，如图7所示。

图6 局部损伤（50×）

图7 凹坑表面过渡位置（200×）

3 结论与措施

1）该缺陷非原材料夹杂物引起的缺陷。

2）掉块原因是由于挤压螺纹时表面温度过高，表面局部有二次加热淬火层，在缺陷位置粘连造成掉块。

3）凹坑为辊压加工中掉落的碎屑或块被挤压产生的凹坑变形。

解决办法：降低挤压螺纹的进给速度，增大冷却液流量，防止材料在挤压过程中产生高温。现已生产200多t，再无该掉块缺陷产生，问题得以解决。