35CrMoA螺栓失效分析和改进措施

汽轮机运行时,转子上连接联轴器的高强度螺栓如果发生断裂,轻则需要停机维修,重则造成较大事故。为了找出某汽轮机35CrMoA钢制螺栓断裂失效的原因,对失效件的宏观断口形貌进行了观察,并采用光学显微镜、扫描电镜、X射线能谱仪、硬度计设备等对失效件的微观断口形貌、显微组织、硬度和化学成分等进行了理化试验和分析,结果表明早期淬火裂纹导致了该螺栓发生沿晶脆性断裂。杆部转接处在冷镦变形过程中形成了非正常组织,硬度为430~500 HV,远高于标准硬度,其经过淬火后扩展成淬火裂纹,最终导致螺栓断裂。提出了改进冷镦工艺并增加冷镦后的热处理的建议。研究成果可为冷镦工序后硬度异常问题的处理提供参考。

35CrMoA钢双臂吊环的热处理工艺改进

某批35CrMoA钢双臂吊环采用传统工艺生产后,其韧性指标达不到技术要求,对其材料的化学成分、金相组织及力学性能进行了检测与分析,经多种热处理工艺试验,最终确立了35CrMoA钢高强高韧双臂吊环的热处理工艺方案,将原来的"盐水-空气-盐水"间歇控制冷却淬火改为3%～5%UCONA水溶液淬火,这样在保证原有高强度的同时,冲击韧性有了较大的提高,能完全满足技术要求。

螺栓(35CrMoA)在湿H_2S环境中应力腐蚀试验研究

采用自行设计的一套装置再现了螺栓在湿H2S环境中的失效过程,通过成分、组织、宏微观断口形貌及断口分区成分分析,综合试验结果表明:35CrMoA在湿H2S环境中将会导致低应力脆断,在NACE标准溶液中,失效机理为阳极溶解和阴极氢脆的联合,以氢脆滞后断裂为主导。

轴向应力对35CrMoA螺栓湿H_2S应力腐蚀断裂的影响

采用自行设计的一套装置研究了螺栓(35CrMoA)在湿H2S环境中的失效过程,对螺栓的化学成分、微观组织、宏微观断口形貌及裂纹尖端应力情况进行了分析。试验和分析的结果表明,在湿H2S环境中35CrMoA螺栓在一定的应力水平下会发生应力腐蚀破坏。

35CrMoA钢亚温淬火强韧性研究

采用正交回归处理的方法,研究了亚温淬火温度、回火温度对35CrMoA钢强韧性的影响。结果表明,在780～810℃亚温淬火温度范围内,随着淬火温度的升高,铁素体量逐渐减少,马氏体量逐渐增加,铁素体的形态由大块状转变为小颗粒状和细小针状,同时试样的强度和硬度提高,而延伸率单调下降。在800℃淬火时强硬度达到峰值,具有较高的综合力学性能。

方形和菱形路径下35CrMoA拉扭复合微动疲劳行为

研究了35CrMoA合金钢在接触应力为150 MPa,等效应力幅值为400 MPa时方形和菱形路径下的微动疲劳特性,包括循环应力响应特征、疲劳寿命、微动斑及微动疲劳断口的形貌特征。结果表明,方形路径下,35CrMoA钢经缓慢循环软化、快速软化到达最后的稳定阶段,而菱形加载下,材料快速软化之后直接到达稳定阶段;两种路径下的疲劳寿命差别不大;方形加载的滑移区较宽,粘着区较窄,而菱形加载则相反;方形路径下裂纹垂直于试样表面扩展,而菱形加载路径下的微裂纹是曲折的,沿与轴线成一定角度的方向上扩展。

35CrMoA微动疲劳特性及其微结构研究

通过平面对平面的接触方式,研究35CrMoA微动疲劳特性及其微结构,通过透射电镜(TEM)观察并分析了微动疲劳过程中不同接触应力及不同循环周次时接触区位错的组态。结果表明,随着接触应力的增大,其寿命不断降低,但在不同接触应力区间内,疲劳寿命降低的趋势不同;随着微动疲劳周次增加,其位错密度逐渐增大并互缠结在一起,进一步演化为位错胞;在不同接触应力下,微动疲劳后期都形成了位错胞结构;微动疲劳表层发现有层错亚结构,并且微动接触区的表层容易形成驻留滑移带。

圆形路径载荷下35CrMoA钢的微动疲劳失效特性

通过柱面对柱面的接触方式,研究了35CrMoA钢在圆形路径载荷下的微动疲劳失效特性,采用扫描电子显微镜对微动疲劳试样的微动斑、磨削及微裂纹进行观察。试验结果表明:随着微动摩擦磨损的进行,磨损方式逐渐由粘着磨损转变为磨削磨损;微动斑的粘着区存在着圆形或近圆形的微小斑痕,滑移区上堆积了大量的磨屑;微动疲劳失效部位发生在粘着区与滑移区的交界处,并由于等效应力的不同而失效位置不同;微动疲劳的微裂纹存在于晶界上,并且沿晶界扩展。

35CrMoA钢焊接接头热影响区组织及性能研究

用自动TIG焊在不同的焊接工艺条件下对35CrMoA钢进行焊接,并利用光学显微镜分析了焊接接头热影响区金属的显微组织,测试了焊接接头热影响区的显微硬度。结果表明,如焊前不预热,焊后不保温缓冷,焊接接头热影响区组织较粗大,得到较多的马氏体组织,硬度较高,热影响区的冲击韧性较差;焊前预热,焊后保温缓冷,并采用较小的焊接电流(100A),焊接接头热影响区组织细小,分布均匀,硬度分布合理,热影响区冲击韧性较好。

亚温淬火对调质态35CrMoA钢组织和强韧性的影响

采用正交回归处理的方法研究了亚温淬火对调质态35CrMoA钢力学性能的影响。当亚温淬火温度为780～810℃时,随着淬火温度的升高,铁素体量逐渐减少,马氏体量逐渐增加。35CrMoA钢从800℃亚温淬火并经550℃回火后,铁素体量和形态为最佳,其断口有明显的韧窝,表现出典型的韧性断裂,因而具有最高的强度、硬度和韧性。而经常规调质处理的35CrMoA钢,断口形貌则为有少量韧窝的准解理型,因而韧性较低。

淬火、回火温度对35CrMoA钢的力学性能及低温冲击的影响

阐述了淬火温度、回火温度对 35CrMoA钢力学性能及低温冲击 (- 60℃ )的影响。

φ28 mm 35CrMoA钢棒脆断原因分析

采用宏观、光学显微镜、电子探针和光谱分析等方法对某批28mm 35CrMoA钢棒脆断原因进行了分析。结果表明:钢棒发生脆断,主要是由于钢材轧制时产生的表面细小横裂纹及内部聚积的较大内应力所致。

35CrMoA钢激光相变硬化-离子渗氮-渗硫复合处理

针对抽油泵泵筒同时承受磨损和油气水腐蚀交互作用的现场服役环境，提出激光相变硬化。离子渗氮一渗硫复合改性工艺。在其表面制备一层具有耐磨耐蚀自润滑综合性能的复合改性层，采用XRD、SEM和EPMA等方法对35CrMoA钢激光相变硬化．离子渗氮．渗硫复合改性层进行物相分析、形貌观察和成分分析，并对复合改性层摩擦学性能进行测试。测试结果表明，复合改性层表面由许多球状颗粒相互叠嵌沉积而成，整体平整疏松，局部有小坑；截面由表至里分别为连续的黑色带状硫化物层、白亮层及渗氮扩散层组成，渗硫层厚度在2～4μm之间，主要物相是FeS和FeS2．渗氮层主要物相为FezN、Fe，N、Fe。N和少量Cr2N，白亮层厚度为6～10μm。复合改性层的摩擦因数在0．70～0．80之间，较基体有所降低，磨损失质量也大为降低，约为基体的1／31。

菱形加载路径下35CrMoA钢的微动疲劳行为

采用MTS809拉扭复合疲劳试验机、扫描电镜(SEM)研究了接触应力为150MPa时35CrMoA合金钢在菱形加载路径下微动疲劳性能。结果表明:随着等效应力幅值的增加,材料的软化、硬化效果更加明显;剪应力-剪应变滞后回线的面积增大;裂纹萌生源区的面积减小,瞬断区面积与总断面面积的比例增加,瞬断区的撕裂也越严重。微动磨损使表面塑性枯竭,从而形成疲劳裂纹源。

35CrMoA抽油杆扳手方失效研究

通过宏观观察、理化性能检测、显微组织和断口形貌分析,对35CrMoA抽油杆扳手方失效原因进行了分析。结果表明:抽油杆扳手方的失效形式为典型的腐蚀疲劳断裂,疲劳源位于抽油杆表面腐蚀坑处。腐蚀产物中除含有大量Fe的氧化物外,还有较多的硫化物和各种盐类物质;抽油杆扳手方的显微组织主要为回火索氏体+铁素体。腐蚀坑易于产生疲劳裂纹,裂纹沿硫化物及带状组织扩展,最终导致腐蚀疲劳失效。最后,提出了减少同类抽油杆断裂失效发生的措施。

35CrMoA车轴钢回火工艺研究

对35CrMoA车轴钢在不同回火温度和冷却方式下冲击韧度试验的断口形貌进行了分析,宏观上通过纤维区、放射区和剪切唇在断口上所占的比例,微观上通过SEM照片中韧窝的形状、大小来预测判断材料韧性的优劣。得到35CrMoA车轴钢在淬火后,650℃回火,保温2h,水冷为最佳工艺。

亚温处理对35CrMoA钢组织性能的影响

通过试验研究亚温处理时加热温度对35CrMoA钢组织和性能的影响。试验结果表明:相对于正常调质热处理,35CrMoA钢经过亚温淬火后在强度无明显降低的同时,低温韧性提高20%以上;随着亚温淬火温度在760℃、780℃、800℃温度范围内升高,试件强度得到提高,同时韧性降低;亚温处理后晶粒度能够达到8.5级以上。

35CrMoA抽油杆断裂原因分析

通过几何尺寸测量、化学成分分析、力学性能测试、显微组织及断口分析,对35Cr Mo A抽油杆的断裂失效原因进行了分析。结果表明:抽油杆断裂是由油田腐蚀介质和交变应力引起的杆体腐蚀疲劳断裂,裂纹起源于杆体镦粗起始端腐蚀坑处,断口处的显微组织为回火索氏体,并存在块状铁素体,抗拉强度接近标准下限。

35CrMoA钢塑性损伤非线性超声响应有限元模拟

基于混合位错超声非线性模型,使用有限元法模拟了非线性超声纵波在35CrMoA钢中的传播过程,并开展了实验验证。结果表明,超声非线性系数与塑性变形具有显著的相关性。金属材料塑性变形引起的超声非线性响应主要来自于位错,文中使用的有限元模型可以较好地模拟不同塑性变形下35CrMoA钢的超声非线性响应。在塑性变形的早期阶段,超声非线性系数模拟结果低于实验结果,其原因可能是在塑性变形初期,在位错密度较高的区域出现位错缠结,阻碍了位错运动,从而降低了位错超声非线性响应。在塑性变形后期,位错密度增加,位错之间相互堆积,形成位错胞和位错墙,而位错胞和位错墙引发的超声非线性响应高于平面位错。因此,在塑性变形后期超声非线性系数计算结果低于实验结果。

35CrMoA抽油杆失效原因分析

通过宏观和微观观察、化学成分和力学性能检测、显微组织和断口形貌分析,对35CrMoA抽油杆失效原因进行分析。结果表明:35CrMoA抽油杆的失效模式为典型的疲劳断裂,断裂源位于抽油杆表面腐蚀坑处,断裂的主要原因是多种腐蚀形式综合作用。断口裂纹源处有环状氧化物类和少量硫化物类夹杂物;显微组织主要为回火索氏体+铁素体,还有少量的魏氏组织;腐蚀坑和疏松缺陷易于产生疲劳裂纹,裂纹沿硫化物及带状组织扩展,最终导致疲劳失效。