紧固件原材料常见缺陷

　　在紧固件的制造过程中，由于设计不合理、材料选择不当、成形工艺、热处理和表面处理工艺不当等原因，紧固件产生表面或内部缺陷，无法满足质量要求，那么，下面一起了解下紧固件原材料的常见缺陷吧!

　　紧固件原材料质量引起的常见缺陷：

　　一、原材料缺陷主要有表面裂纹、表面折叠、表面脱碳、表面粗结晶环、残留缩孔、夹杂缺陷等。

　　1.原材料表面裂纹缺陷

　　如果原材料表面有裂纹，紧固件加工后无法消除裂纹，或者成型过程中出现裂纹，紧固件表面就会出现裂纹。

　　1)棒材纵向裂纹

　　紧固件坯料棒材由于钢厂轧制工序不当，棒材表面会发生沿轧制方向延伸的纵向裂纹。 这种裂纹一般呈直线状，裂纹的方向与轧制的主要变形方向基本一致。 轧制原材料表面有伤痕等缺陷，由于应力集中，冷却时沿着伤痕破裂等，原材料纵向裂纹的原因很多。 另外，原材料内部的缺陷在轧制即流线方向上变形，露出棒材表面，因应力而破裂。 下图显示的是高温合金棒材原材料表面的纵向裂纹形态。

　　2)棒材的横向裂纹

　　紧固件用坯料棒材因钢厂加工过程切头工艺不当或挤压工艺参数不当，棒材头部切头处表面出现表面横向裂纹。 下图为高温合金棒材表面横向等的图案。 表面横向裂纹的危害性大于纵向裂纹。

　　3)内部分裂

　　原材料内部裂纹也是常见的缺陷。 一般有龟裂蛇行、尾部尖细、局部分叉。 如果裂纹两侧有脱碳现象，裂纹有氧化层，则表示热处理前有裂纹。 下图显示了螺栓坯料内部裂纹的横向和纵向截面金相形态。

　　内部裂纹多与材料的内部缺陷有关，例如多孔、夹杂等，特别是在挤压棒材的过程中，理论上中心线的变形量为零，因此材料内部的原始缺陷由于外表面的挤压应力远大于心部，产生变形的不匹配，进一步产生裂纹

　　2.材料表面折断

　　紧固件用合金棒材由于钢厂生产过程技术不合理，棒材表面会发生折断和裂纹。 紧固件的情况下，折叠的形成原因主要是金属坯料在轧制中辊上模槽的定径不准确，或者模槽的磨损面上产生的毛刺卷入，形成与材料表面有一定角度的折叠。

　　3.原材料表面脱碳主要是由于钢铁厂拉拔过程中原材料退火不当，原材料表面脱碳层分布在紧固件材料表面，两端机械加工端面未脱碳。 在使用中，脱碳不仅会导致紧固件整体的强度下降，特别是表面脱碳层的强度较低，所以脱碳层内容易产生表面裂纹，引起紧固件的早期断裂故障。 特别是螺钉，表面脱碳会导致螺钉强度显着降低，容易发生牙齿脱落和按钮脱落等故障。 螺纹表面的脱碳组织见下图。原材料表面的粗结晶环

　　4.原材料表面粗结晶环是镁铝合金和镁合金挤压棒材中经常出现的缺陷，也出现在钢和其他材料中。 粗结晶环的厚度具有从挤出时的始端到终端逐渐增加的特征。 如果挤出时的润滑条件好，热处理后可以减少或避免粗结晶环的存在。 原材料表层的粗结晶环引起紧固件表层的粗结晶环时，紧固件的性能明显降低，特别是在粗结晶环和细结晶的界面上，由于强度不同导致的变形不匹配而产生裂纹。 从下图可以看到，某螺栓轴部表层的粗结晶环，粗结晶环与正常组织区域的界面非常明显，在该界面非常容易产生裂纹。

　　原材料表面有粗结晶时，冷挤压或跨距成型时紧固件的表面粗糙度也变差，严重时呈橘皮状特征。 这在镁铝合金和镁合金等低强度材料的紧固件中更为明显。 橘皮这种东西本质上是表面沿晶界的网状微裂纹，使用时微裂纹会发展成宏观裂纹。 粗结晶环形成的主要原因是原材料的冷拉伸变形不适当。 例如，高温合金的冷拔棒材在完成前结尾的冷拔变形量未得到适当控制，材料表层的变形量进入临界变形区域内，固溶热处理后的临界变形区域内的晶粒长大形成粗结晶环。

　　二、原材料中有缺陷

　　原材料中的杂质元素主要来自材料冶炼中使用的原材料、冶炼中的大气、炉壁上或坩埚材料的污染、合金锭或母合金以及零件铸造中的污染等。 如果异物聚集分布，或者在成形中沿变形方向呈链状分布，则在紧固件的加工和使用中容易沿着异物破裂。 下图显示的是GH2036高温合金螺母在异物加工后的纵向裂纹，在观察裂纹断裂面时，如下图所示，在断裂面中发现了大量异物粒子。