火灾全过程下10.9级高强螺栓断裂性能试验研究

火灾下钢梁悬链线效应产生的附加作用力易造成梁柱节点断裂破坏,掌握高强螺栓的高温力学性能和断裂性能是研究钢节点高温断裂破坏机理的基础。考虑应力三轴度和温升历程的影响,设计10.9级高强螺栓平滑圆棒和缺口圆棒试件,分别进行火灾升温段、升温-降温段和火灾后螺栓拉伸断裂试验,获得高强螺栓火灾全过程下工程和真实应力-塑性应变曲线;研究高强螺栓在复杂应力和高温共同作用下的断裂性能,并通过电镜扫描试件断口,研究其微观断裂机理。研究表明:火灾全过程下高强螺栓呈现韧性断裂特征;温度高于400℃时,EC3结果偏不安全,弹性模量折减系数偏大约0.15,屈服强度偏大0.3~0.4;不同温度工况下,应力三轴度越大,高温屈服强度和极限强度越大,断裂应变越小,但超过600℃时应力三轴度影响被削弱;断裂应变随温度升高而增大,降温段螺栓材性与峰值温度有关,直接采用升温段材性代替会造成不安全结果,弹性模量差异可达常温值的15%,屈服强度相差达20%;升温段材性直接代替火灾后材性则会造成材料浪费,强度折减系数差异达0.36。

10.9级螺栓早期疲劳断裂失效分析

某10.9级螺栓经淬火、回火处理后装配到汽车座椅上,经历颠簸疲劳试验2万次后发生断裂。从化学成分、断口形貌、硬度、显微组织方面,对螺栓断裂的原因进行了分析。结果表明:螺纹牙底过渡部位粗糙不平且有缺口,易造成应力集中产生裂纹;螺纹表层产生脱碳,增加了开裂倾向;在疲劳试验中,由于交变应力的作用形成微裂纹,造成螺栓早期疲劳断裂。

10.9级高强螺栓头部断裂原因分析

通过宏观检验、化学成分分析、力学性能试验、金相检验及能谱分析等方法对10.9级高强螺栓断裂原因进行了分析。结果表明:在螺栓镦头成型工序中,头部R角部位产生折叠微裂纹,形成了早期裂纹源;在服役过程中,螺栓长期受交变工作应力作用,使得微裂纹进一步扩展,最终导致高周疲劳断裂。最后提出了相应的预防措施。

10.9级螺栓断裂原因分析

某10.9级螺栓在使用时间约1000h后发生断裂,采用化学成分分析、断口微观形貌分析、金相分析及硬度检测方法对其断裂原因分析。结果表明:螺栓表面存在完全脱碳层,降低了螺栓表面的疲劳强度,裂纹于表面应力集中处萌生,在交变应力作用下,发生疲劳断裂。

一种宽回火时间窗口的10.9级螺栓钢组织和性能

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、洛氏硬度等试验方法研究了一种钒微合金化Si-Mn-Cr系螺栓钢经870℃淬火+550℃不同时间回火后的微观组织、力学性能。结果表明,870℃淬火后试验钢为马氏体板条组织,经550℃分别回火40、60、80 min后,均为清晰的马氏体板条组织并伴有细小弥散的碳化物析出。当回火时间在40~80 min时,试验钢的抗拉强度在1081~1120 MPa范围内,屈服强度在993~1013 MPa范围内,断面收缩率在56.0%~56.3%范围内,力学性能稳定,试验钢的拉伸断口均有明显的缩颈现象,起裂源区均为细小韧窝伴有撕裂棱的韧性断裂,综合力学性能良好。因此研究的10.9级螺栓钢回火时间窗口宽泛,并且综合力学性能稳定,进而有利于扩大螺栓钢的使用范围。

10.9级高强螺栓面缩率不合格原因分析及改进

针对某厂用SCM435钢热轧盘条生产10.9级高强螺栓时,成品检验部分螺栓面缩率低于标准要求的质量问题,进行了螺栓成分、组织性能检验,并通过SEM-EDS扫描电镜对不良组织的微区成分进行了扫描分析。结果表明:螺栓面缩率不合格的原因为螺栓心部存在M带,同时由于冷拉拔过程使热轧盘条心部M带产生断裂,造成螺栓心部存在裂纹缺陷。基于此原因,为改善螺栓性能,从热轧材质量控制及用户工艺方面进行了相关试验,得出炼钢工序降低过热度、轧钢过程采用热机轧制、用户采用合理的冷加工及调质工艺,可以有效降低轧材内部成分偏析,改善组织状态,避免心部M硬相组织对冷加工及成品螺栓性能的影响,达到改善螺栓面缩率的目的。

10.9级高强紧固件钢慢拉伸力学性能行为探讨

为了解高强紧固件钢在不同微量氢含量下的力学性能的变化,选用常用于生产高级紧固件的SCM435钢种,通过研究其在不同阴极充氢和腐蚀充氢条件下慢拉伸应力-应变曲线,用扫描电镜观察其慢拉伸断口形貌,并使用升温脱氢法(TDS)测量慢拉伸样品的析氢曲线并对其测量的氢含量进行对比。结果表明,在将SCM435调质成10.9级后,随着阴极充氢电位的降低,进入钢中的氢含量逐渐增加,进入钢中的氢以低温氢为主。氢显著降低钢的塑性,慢拉伸断口特征也由韧窝转变为沿晶开裂,发生脆性断裂。

耐候高强度螺栓钢耐典型工业大气环境腐蚀性能研究

为了研究耐候高强度螺栓钢在典型工业大气环境下的腐蚀行为,从自制的10.9级耐候螺栓中取样,与35VB螺栓对比,进行周期为24,48,96,168,216 h的模拟典型工业大气环境周期浸润加速腐蚀试验,采用腐蚀失重、XRD、SEM、电化学测试等分析试验方法,研究耐候高强度螺栓钢在模拟工业大气环境下的腐蚀行为。结果表明:10.9级耐候螺栓钢和35VB螺栓钢的腐蚀失重量均随腐蚀周期的延长而增加,10.9级耐候螺栓钢的失重量明显低于35VB螺栓钢;随腐蚀周期的延长,10.9级耐候螺栓钢和35VB螺栓钢的腐蚀产物的衍射峰强度均增大,并且在相同腐蚀周期下,10.9级耐候螺栓钢中α-FeOOH相的衍射峰较强;在相同周期下,10.9级耐候螺栓钢与35VB螺栓钢相比,自腐蚀电位较正、自腐蚀电流密度较小,且容抗弧较大,说明加入了Cu、Cr、Ni合金元素的10.9级耐候螺栓钢在典型工业大气环境中具有较为优异的耐蚀性。

横向预应力混凝土梁预应力损失试验研究

通过横向预应力混凝土梁预应力损失的试验研究,考察了采用10.9级高强螺栓作为横向预应力筋时各项预应力损失的大小。得到以下主要结论:(1)管道摩擦预应力损失量占张拉控制应力的3%~5%;张拉端钢垫板变形、高强螺杆回缩和接缝压缩引起的预应力损失量占张拉控制应力的1%~3%;混凝土弹性压缩引起的预应力损失量占张拉控制应力的1%~3%;长期预应力损失占张拉控制应力的12%左右;(2)有限元分析结果表明每根高强螺栓张拉的影响范围大致为900mm;(3)提出了各项预应力损失的计算公式。

ML40Cr合金冷镦钢盘条工艺控制与质量分析

ML40Cr热轧盘条在用户使用过程中存在表面硬度高，模具损耗严重，冷镦开裂等问题。ML40Cr热轧盘条工艺控制：LF精炼时间高于40min，白渣保持时间不低于15min；连铸过程中，过热度控制在30℃以下，拉速稳定在2．4—2．5m／min；轧制及冷却过程中，加热温度990—1030℃，开轧温度950—980℃，减定径温度860—880℃，吐丝温度820～860℃，辊道速度8～14m／min。分析ML40Cr合金冷镦钢盘条化学成分、非金属夹杂物、表面质量、组织结构和力学性能，严格控制夹杂物的形态、大小，避免表面结疤和线形缺陷的产生，保证金相组织为F＋P，无异常组织存在。

表面处理对高强度紧固件机械性能的影响探讨

采用表面处理的方法不合适或操作不符合工艺参数要求,直接影响到紧固件的机械性能。

35VB钢与大直径高强度螺栓

本文通过对35VB钢的冷变形、淬透性、冲击韧性、抗延迟断裂等性能介绍,并经过大量工艺试验,验证了35VB钢完全满足M36直径规格10.9级螺栓的性能要求。

高强度风电螺栓用钢的材料选择与性能研究

承德建龙生产的风电螺栓用钢,根据质量要求、使用规格、生产成本选择最合适材料42CrMoA;采用不同成分配比、不同热处理工艺优化淬火设备,显著改善风电紧固件用钢的内部质量,保证回火索氏体级别为1级~2级,进而提高力学性能至抗拉强度1080Mpa~1140Mpa,-40℃冲击功≥50J,成本最优的前提下满足10.9级风电螺栓的质量要求。

高性能高强度紧固件用网带炉淬火时加热时间的选取研究

在淬火加热时间的经验计算法基础之上,结合高性能高强度紧固件在网带炉上淬火时的特点,通过测试试验及数据分析,总结出了高强度紧固件淬火加热时间经验计算公式:t=ɑkDF+25,并经过了长期生产验证。