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预应力锚具用夹片开裂分析

发布时间:2020-12-02   作者:丰东热技术   已阅读:
        锚索具主要应用于桥梁、高层建筑、铁路、公路等预应力混凝土结构,起到张拉钢绞线作用,对产品安全系数有较高的要求,每批次产品出厂均进行拉伸试验,其中一批次产品在拉伸试验过程中发现夹片开裂,青岛丰东测试中心根据客户要求,对开裂夹片进行了失效分析
        样品名称为工具锚用夹片,采用20MnCr5渗碳处理,裂纹位置位于齿牙根部,见下图
样品实物照片及开裂位置
图1  1#样品实物照片及开裂位置
        我们根据产品失效情况,对产品热处理指标、化学成分、晶粒度等项目进行了针对性分析。
样品检验前处理方法
样品金属检验前处理
       一、硬度测试
金属硬度检测
        结果分析:失效件表面硬度和心部硬度均为此材料较正常的处理结果,未见明显异常
        二、淬硬层深度
淬硬层深度检查
        结果分析:失效件淬硬层深度符合技术要求,螺纹根部略微比外圆浅,是正常的现象。
        三、化学成分
化学成分检测分析
        结果分析:失效件化学成分符合标准要求。
        四、金相组织
螺纹根部表面显微组织  100×
图2  1#件螺纹根部表面显微组织  100×
螺纹根部表面显微组织  100×
图3  1#件螺纹根部表面显微组织  100×
螺纹根部裂纹表面显微组织  500×
图4  1#件螺纹根部裂纹表面显微组织  500×
螺纹根部裂纹表面显微组织  500×
图5  1#件螺纹根部裂纹表面显微组织  500×
心部显微组织  500×
图6  1#件心部显微组织  500×
心部晶粒度  100×
图7  1#件心部晶粒度  100×
        结果分析:1#显微组织如图2至图7所示。经过对比分析,结果如下:表面组织为马氏体3级+残余奥氏体1级(图2-5),心部组织1级(图6),心部晶粒度6级(图7)。裂纹切割基体组织延伸,裂纹两侧组织一致无脱碳,说明裂纹是热处理后拉伸时产生。表面组织和心部组织均为正常的渗碳淬火组织,未见异常粗大组织,表面渗碳残余奥氏体较少,心部晶粒度6级略微偏粗。
        五、分析结论
        1、经过对失效夹片进行分析,样品的化学成分、淬硬层深度、金相组织等未发现标存在异常,符合正常的渗碳淬火特征;
        2、产品心部平均晶粒度为6级,一般细小的晶粒,可改善产品的冲击韧性;
        3、裂纹处金相组织未见脱碳和夹杂等异常,多条微裂纹在螺纹根部平行贯穿硬化层。综合判断工具锚夹片是在使用过程中因受力导致脆性开裂。
        4、开裂的工具锚夹片是在使用过程中局部受力过大导致,可能跟产品的设计结构存在一定关系,建议适当降低薄壁处的齿牙高度,或增加壁厚,改善与配合零件的间隙,使产品内外壁均匀分散受力。

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