301不锈钢螺栓断裂原因分析
发布时间：2021-10-31 00:12
为找出301不锈钢螺栓断裂的原因,使用HORIBA GD Profiler 2射频辉光放电光谱仪对螺栓的化学成分进行分析,采用Zeiss ULTRA 55场发射扫描电子显微镜和AXio Imager.M 2m光学显微镜对螺栓的断口形貌和金相组织进行观察,并利用EDS对螺栓中的典型夹杂物成分进行分析,并将螺栓头部样品在PANalytical Empyrean X射线衍射仪上进行X射线衍射试验,分析了样品的相组成。试验发现:螺栓的成分符合要求;螺栓断面边缘部位呈沿晶断裂,中心粗糙部位为韧性断裂;螺栓变形区发生了马氏体相变,存在变形奥氏体+马氏体组织;该不锈钢螺栓冷变形前未发生敏化现象。综合分析试验结果可知,冷变形导致的马氏体组织和海水中应力腐蚀导致的氢脆是301不锈钢螺栓断裂的两个主要原因。后续生产中需改进工艺,避免钢中出现马氏体组织。
【文章来源】：锻压技术. 2020,45(10)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
螺栓表面状态及断裂位置
螺栓的断口宏观形貌如图2所示，整个断口存在两个断裂面:断裂面1和断裂面2，在两个断裂面表面均存在腐蚀产物，但断裂面1的腐蚀产物较为严重，说明断裂面1先于断裂面2存在。观察可知，整个断口的表面形貌较为光滑，但是在断裂面1的中心部位存在表面形貌粗糙的区域。2.2 化学成分分析
断裂面2处的扫描电镜照片如图5所示，断裂面2处的裂纹源(图5a)位于表面或接近表面处，在裂纹源附近发现了疑似夹杂物，经能谱分析可知，其中存在Ca、Na、Al等元素，由于该断裂螺栓经受了海水浸泡，故尚不能完全确定其是否为钢中自带的夹杂物还是螺栓在海水中的腐蚀产物或外来物质。因此，断裂面2处的裂纹源有可能源于钢中的夹杂物，也有可能源于螺栓表面的磕碰[7]。断裂面2的断口形貌(图5b)同图3中的断口形貌非常类似，断口处未见韧窝，且晶界及晶粒形貌较为明显，呈现冰糖状特征，因此，断裂面2处的断裂方式为沿晶断裂。图4 断裂面1处的中心粗糙区的断口扫描电镜照片
【参考文献】：
期刊论文
[1]α′马氏体对304不锈钢氢脆行为的影响[J]. 周成双,刘辉云,张林. 浙江工业大学学报. 2019(03)
[2]Cu合金化对Cr9Mo1钢耐腐蚀及力学性能的影响[J]. 张贺佳,张俊粉,李吉伟,王宝华,李国民,魏亮亮. 材料科学与工艺. 2018(04)
[3]某阀门盖不锈钢螺栓失效分析[J]. 李玮,倪红芳. 化工装备技术. 2017(06)
[4]301奥氏体不锈钢冷拔变形断裂原因分析[J]. 陈祥凤,马正伟,张椰阳. 中国重型装备. 2016(02)
[5]合金元素影响马氏体回火抗力的电子层次[J]. 孙跃军,李思南,尚勇,时海芳,赵志伟. 材料科学与工程学报. 2012(06)
[6]冷变形工艺对SUS301L不锈钢组织性能的影响[J]. 刘德国,黄俊霞,叶晓宁. 世界钢铁. 2012(03)
[7]中低碳齿轮钢中合金元素的偏析行为及其对带状组织的影响[J]. 张延玲,刘海英,阮小江,李国忠,白李国,王福明. 北京科技大学学报. 2009(S1)
[8]冷轧301L奥氏体不锈钢的变形和应变硬化行为[J]. 刘伟,李强,焦德志,郑毅,李国平. 金属学报. 2008(07)
[9]不锈钢冷加工形变诱发马氏体相变及其腐蚀行为[J]. 许淳淳,张新生,胡钢,王东,娅楠. 材料保护. 2002(03)
[10]奥氏体不锈钢中马氏体含量对其钝化膜稳定性的影响[J]. 徐瑞芬,许淳淳,薛慧勇,王新军,朱健. 材料保护. 1998(09)
博士论文
[1]不锈钢微观组织结构对其氢脆性能的影响[D]. 范宇恒.中国科学技术大学 2019
硕士论文
[1]SUS304奥氏体不锈钢冷轧及退火工艺对组织和性能的影响[D]. 飞尚才.兰州理工大学 2011
本文编号：3467679
【文章来源】：锻压技术. 2020,45(10)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
螺栓表面状态及断裂位置
螺栓的断口宏观形貌如图2所示，整个断口存在两个断裂面:断裂面1和断裂面2，在两个断裂面表面均存在腐蚀产物，但断裂面1的腐蚀产物较为严重，说明断裂面1先于断裂面2存在。观察可知，整个断口的表面形貌较为光滑，但是在断裂面1的中心部位存在表面形貌粗糙的区域。2.2 化学成分分析
断裂面2处的扫描电镜照片如图5所示，断裂面2处的裂纹源(图5a)位于表面或接近表面处，在裂纹源附近发现了疑似夹杂物，经能谱分析可知，其中存在Ca、Na、Al等元素，由于该断裂螺栓经受了海水浸泡，故尚不能完全确定其是否为钢中自带的夹杂物还是螺栓在海水中的腐蚀产物或外来物质。因此，断裂面2处的裂纹源有可能源于钢中的夹杂物，也有可能源于螺栓表面的磕碰[7]。断裂面2的断口形貌(图5b)同图3中的断口形貌非常类似，断口处未见韧窝，且晶界及晶粒形貌较为明显，呈现冰糖状特征，因此，断裂面2处的断裂方式为沿晶断裂。图4 断裂面1处的中心粗糙区的断口扫描电镜照片
【参考文献】：
期刊论文
[1]α′马氏体对304不锈钢氢脆行为的影响[J]. 周成双,刘辉云,张林. 浙江工业大学学报. 2019(03)
[2]Cu合金化对Cr9Mo1钢耐腐蚀及力学性能的影响[J]. 张贺佳,张俊粉,李吉伟,王宝华,李国民,魏亮亮. 材料科学与工艺. 2018(04)
[3]某阀门盖不锈钢螺栓失效分析[J]. 李玮,倪红芳. 化工装备技术. 2017(06)
[4]301奥氏体不锈钢冷拔变形断裂原因分析[J]. 陈祥凤,马正伟,张椰阳. 中国重型装备. 2016(02)
[5]合金元素影响马氏体回火抗力的电子层次[J]. 孙跃军,李思南,尚勇,时海芳,赵志伟. 材料科学与工程学报. 2012(06)
[6]冷变形工艺对SUS301L不锈钢组织性能的影响[J]. 刘德国,黄俊霞,叶晓宁. 世界钢铁. 2012(03)
[7]中低碳齿轮钢中合金元素的偏析行为及其对带状组织的影响[J]. 张延玲,刘海英,阮小江,李国忠,白李国,王福明. 北京科技大学学报. 2009(S1)
[8]冷轧301L奥氏体不锈钢的变形和应变硬化行为[J]. 刘伟,李强,焦德志,郑毅,李国平. 金属学报. 2008(07)
[9]不锈钢冷加工形变诱发马氏体相变及其腐蚀行为[J]. 许淳淳,张新生,胡钢,王东,娅楠. 材料保护. 2002(03)
[10]奥氏体不锈钢中马氏体含量对其钝化膜稳定性的影响[J]. 徐瑞芬,许淳淳,薛慧勇,王新军,朱健. 材料保护. 1998(09)
博士论文
[1]不锈钢微观组织结构对其氢脆性能的影响[D]. 范宇恒.中国科学技术大学 2019
硕士论文
[1]SUS304奥氏体不锈钢冷轧及退火工艺对组织和性能的影响[D]. 飞尚才.兰州理工大学 2011
本文编号：3467679
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