冷鐓鋼盤條是用于制造螺栓,、鉚釘?shù)染o固件的原材料。冷鐓過程采用一次或多次沖擊加載，通過材料的冷作硬化提高工件的抗拉強(qiáng)度,，改善材料的使用性能，其要求冷鐓用鋼具有良好的冷頂鍛性能,。

為此,，本文針對(duì)此問題對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量分析，找出冷鐓開裂的主要原因,，以期望提高產(chǎn)品性能,。

宏觀試樣

ML08AL冷鐓盤條所生產(chǎn)的螺母出現(xiàn)的質(zhì)量問題，具有代表性的墩裂試樣,，如圖1,、圖2所示。

分析加工螺釘常規(guī)工藝,，導(dǎo)致開裂的原因主要有四個(gè)方面：原料鋼絲表面裂紋,、化學(xué)成分、夾雜物及顯微組織,。

冷鐓盤條在出廠中均要逐批進(jìn)行1／3級(jí)別以上的冷頂鍛和嚴(yán)格的表面質(zhì)量檢驗(yàn),，100％合格方可交貨，基本可以排除原料鋼絲表面裂紋,。本文主要針對(duì)其他三個(gè)方面進(jìn)行檢驗(yàn)分析。

圖1鐓頭開裂樣

圖2掃描電鏡下觀察鐓頭開裂的宏觀試樣

原因分析

鋼材的化學(xué)成分是決定鋼材性能的基本因素,，通過影響顯微組織影響鋼材性能,。對(duì)生產(chǎn)的冷鐓鋼盤條進(jìn)行化學(xué)成分檢驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

s是鋼中的有害元素,，使鋼產(chǎn)生熱脆性,，它還能降低緊固件的疲勞強(qiáng)度和動(dòng)載強(qiáng)度，任何種類的冷鐓鋼的含硫量都要盡可能低,。

P也是鋼中的有害元素,，存在于鋼中，會(huì)導(dǎo)致鋼冷變形脆性,，同時(shí)作為雜質(zhì)元素,，會(huì)沿晶界偏析，引起晶界脆化,，損害鋼的性能,，所以應(yīng)盡可能的低。從表1可以看出,，生產(chǎn)的盤條化學(xué)各項(xiàng)成分均符合要求,，且S、P含量遠(yuǎn)低于要求上限,。

表一盤條化學(xué)成分

鋼中非金屬夾雜含量高是造成標(biāo)準(zhǔn)件冷鐓開裂的一個(gè)重要因素,。文獻(xiàn)表明，非金屬夾雜物是造成冷鐓開裂的主要原因之一,。

其中,，非金屬夾雜中B類和D類夾雜危害最大。Al2O3夾雜物的尺寸,、距鋼材表面的距離對(duì)形成裂紋產(chǎn)生影響,，夾雜物的尺寸越大，距鋼材表面越近則危害也越大,。一般認(rèn)為,，表面層(2mm)的B類夾雜不應(yīng)大于10～15。

將墩裂試樣放人丙酮溶液中,，經(jīng)過超聲波清洗以后,，在掃描電鏡下觀察，可以在墩裂的裂紋處看見大量夾雜物存在,，如圖3所示,。

圖3掃描電鏡下觀察墩裂試樣的宏觀裂紋

應(yīng)的能譜分析，如表2所示,。

表2宏觀裂紋附近的掃描結(jié)果

通過圖3發(fā)現(xiàn),，裂紋處存在很多非金屬夾雜物，尺寸大小基本在10斗m以上,。然后進(jìn)行能譜分析,，然后將墩裂試樣的橫截面磨平,、拋光，在掃描電鏡下觀察,。在裂紋附近,，同樣發(fā)現(xiàn)了大量的夾雜物存在，如圖4所示,。對(duì)應(yīng)的能譜分析如表3所示,。

圖4掃描電鏡下觀察到裂紋處存在的夾雜物

表3鐓裂處電鏡掃描結(jié)果分析

由于ML08Al盤條規(guī)格在①8mm以下，加工過程拉拔減面率極大,，原位于盤條內(nèi)部的夾雜物隨著拉拔鋼絲絲徑減小逐漸移至近表面,，雖然未形成鋼絲表面裂紋，但是在下一步冷鐓工序中也會(huì)導(dǎo)致螺釘開裂,。

冷鐓盤條的顯微組織應(yīng)該為鐵素體+粒狀珠光體(F+P),，標(biāo)準(zhǔn)一般都規(guī)定組織為2～4級(jí)，不得有片狀珠光體和貝氏體,。珠光體球的尺寸和分布是影響冷鐓性能的主要因素,，理想組織是珠光體球粒大小相近并均勻分布在鐵素體基體上。

珠光體不同顯微組織性能從好到壞的排列順序?yàn)椋毫钪楣怏w,、索氏體,、細(xì)片狀珠光體、片狀珠光體,。金屬形變最突出的特點(diǎn)是其不均勻性14】,。

當(dāng)組織中存在一定的魏氏體組織時(shí)，會(huì)加劇拉拔變形過程中的形變不均勻性,，從而導(dǎo)致應(yīng)力集中,。應(yīng)力集中導(dǎo)致局部拉應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限，材料產(chǎn)生斷裂,。緊固件技術(shù)人才都在螺絲知道,。為此，通過試驗(yàn)來觀察冷鐓鋼試樣的組織形貌和晶粒大小,。

將鐓裂的試樣和正常樣分別標(biāo)記為a和b,。將試樣清洗后，在2％硝酸酒精溶液中浸蝕,，然后在金相顯微鏡下放大200及500倍觀察組織并拍照,，如圖5、圖6所示,。

過圖5,、圖6所示的冷鐓鋼金相組織可以發(fā)現(xiàn)，兩者的基體組織都是網(wǎng)狀鐵素體+珠光體,。

冷鐓開裂試樣中的金相組織由于受到頂鍛壓力的作用,，組織形狀發(fā)生變形,，這屬于正常現(xiàn)象,。同時(shí)兩者的晶粒尺寸并沒有發(fā)生明顯的變化，也沒有出現(xiàn)如魏氏組織,、馬氏體等脆性相,。

圖5200倍下觀察的試樣金相組織

圖6500倍下觀察的試樣金相組織

小結(jié)

通過化學(xué)成分分析可知，ML08AL的各項(xiàng)元素指標(biāo)均在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi),，且有害元素S,、P的含量遠(yuǎn)低于要求上限，因此化學(xué)成分不是造成產(chǎn)品冷鐓開裂的原因,。

由螺栓工件的形狀可知,，帽檐處直徑最大，因此,，冷鐓加工過程中帽檐處金屬的塑性應(yīng)變最大,，所承受的拉應(yīng)力最大，最容易產(chǎn)生開裂缺陷,。

加工過程拉拔減面率極大,，原位于盤條內(nèi)部的夾雜物隨著拉拔鋼絲絲徑減小逐漸移至近表面，雖然未形成鋼絲表面裂紋,，但是在下一步冷鐓工序中就會(huì)導(dǎo)致螺釘開裂,。在裂紋附近發(fā)現(xiàn)的夾雜物正好成為裂紋源，因此,，認(rèn)為夾雜物是產(chǎn)生裂紋的主要原因,。

過對(duì)顯微組織的分析可知，鐓裂試樣和正常試樣的顯微組織均為網(wǎng)狀鐵素體+珠光體,，沒有出現(xiàn)如魏氏組織,、馬氏體等脆性相，故可以說明金相組織不是試樣開裂的主要原因,。

解決措施

針對(duì)夾雜物的產(chǎn)生原因,，通過制定嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐下渣、優(yōu)化精煉渣系,、全程保護(hù)澆注等措施,，鋼中夾雜物數(shù)量及尺寸有了明顯改善，產(chǎn)品質(zhì)量得到了保證,。