六方薄螺母，規(guī)格為фL14，材料牌號1Cr11Ni2W2MoV，在裝機(jī)時發(fā)現(xiàn)部分螺母表面有裂紋，裂紋沿螺母外緣六角棱角處貫通螺母兩端面及內(nèi)孔，呈開裂狀。

16.11.1  試驗過程與結(jié)果

故障批螺母為機(jī)械加工螺母。

加工工藝如下：單軸自動機(jī)→六角→ 锪孔→ 去毛刺→粗振→ 熱處理(硬度d=3.4~3.7) Ⅳ類檢驗→吹砂→攻螺紋→探傷→鍍銅(3~5μm)→終檢

加工工藝和加工過程，經(jīng)復(fù)查無異常情況。

裂紋螺母外觀均為鍍銅表面，除裂紋外未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。裂紋分布在螺母六方棱角處，為穿透裂紋，示意如圖16-63。

由于螺母已完全裂開，把1件故障件順裂紋方向，手工分開為兩部分，得到兩件斷口試樣。

對兩件斷口試樣目視檢查，兩件斷口的裂紋表面均被鍍銅層復(fù)蓋。裂紋無明顯的裂紋源，裂紋縱向擴(kuò)展，并裂透螺母壁厚，低倍形貌見圖16-64。其中一件斷口裂紋處的上下端面有明顯的擠入物，擠入物與裂紋面形成小臺階，見圖16-65、圖16-66。

取1件斷口試樣按正常的表面處理退銅工藝進(jìn)行退銅，另一件未退。對退銅和未退銅的斷口掃描電鏡觀察：兩斷口表面均無塑性變形，裂紋發(fā)展方向沿螺母軸線方向擴(kuò)展。

未退銅的斷口，整個裂紋表面復(fù)蓋有鍍銅層，宏觀無夾雜、疏松等冶金缺陷，裂紋兩端面有明顯的擠入物形成臺階，見圖16-71。

裂紋兩端面，明顯的擠入物形成臺階的高倍形貌，見圖10、圖11。

裂紋中心鍍銅層掃描電鏡組織形貌，見圖13；

裂紋邊緣部位鍍銅層掃描電鏡組織形貌，見圖14

 圖9裂紋兩端面有明顯的擠入物

把裂紋另一半去除鍍銅層后不腐蝕觀察，裂紋處宏觀無夾雜、疏松等冶金缺陷，裂紋縱向裂紋無塑性變形痕跡，縱向兩端面處無擠入物，見圖17。

去除鍍銅層的裂紋中心部位和裂紋邊緣部位，高、低倍電鏡掃描組織，見圖18、圖19、圖20、圖21。

圖17 去除鍍銅層的裂紋形貌    

3.9  能譜成分分析

3.9.1  退銅后的裂紋處基體能譜分析

材料成分符合1Cr11Ni2W2MoV，見圖22。

3.9.2 未退銅的裂紋處能譜分析

除材料成分元素外，主要為大量的Cu元素，見圖23。

圖23未退銅的裂紋處能譜成分分析圖

對故障件進(jìn)行化學(xué)成分檢查，檢查結(jié)果為1Cr11Ni2W2MoV。

在經(jīng)扭力保載試驗后的螺母中任取1件，進(jìn)行化學(xué)成分檢查，檢查結(jié)果為1Cr11Ni2W2MoV.

取和裝配無裂紋件制成試樣后觀察，組織形貌相同。裂紋件的組織形貌見圖16-67、圖16-68；無裂紋件的組織形貌見圖16-69、圖16-70；

圖16-69  無裂紋件的組織形貌  500×   圖16-70  無裂紋件的組織形貌 1000×

故障件螺母硬度HRA65~65.5，符合工藝要求。同批未裝配件螺母硬度HRA65.5~65.8，符合工藝要求。

取故障批未裝配螺母200件，（100件退銅，100件不退銅）然后進(jìn)行磁粉探傷檢查，均未發(fā)現(xiàn)裂紋。

另外，再取故障批未裝配螺母30件進(jìn)行扭力保載試驗，加載60N•m保持39小時，到時間后進(jìn)行目視及磁力探傷檢查，均未發(fā)現(xiàn)裂紋。

16.10.2   分析與討論

該螺母為機(jī)加件，整個加工過程嚴(yán)格按照工藝進(jìn)行，工藝過程正常。

經(jīng)分光、能譜檢查，故障件材料為1Cr11Ni2W2MoV，材料符合圖紙要求。故障件組織檢查，組織為回火索氏體，同批未裝配件組織也為回火索氏體，組織正常，熱處理沒有問題。

把一個故障螺母裂紋打開得到兩個裂紋斷口，一個裂紋件斷口兩端面（螺母上下端面）外緣處有多余擠入物，另一個裂紋斷口無多余擠入物。這一現(xiàn)象說明該裂紋不是機(jī)加裂紋。反映了裂紋在機(jī)加前已存在，機(jī)加過程中，車加工時把裂紋一邊的材料擠入裂紋所至，

該批螺母半成品熱處理，熱處理后加工螺紋，裂紋在六方棱角處并為縱向擴(kuò)展，裂紋面齊平，無塑性變形痕跡。裂紋無明顯裂紋源，也未見裂紋尾部。裂紋沿螺母軸向擴(kuò)展，裂紋形態(tài)不是熱處理裂紋形態(tài)，說明該裂紋不是熱處理裂紋。

能譜分析，未退銅的裂紋面上銅元素很多，基體為1Cr11Ni2W2MoV。已退銅的裂紋面，基體為1Cr11Ni2W2MoV。

  綜上所述，裂紋兩側(cè)均有鍍銅層說明裂紋在表面處理前就存在。一半裂紋面的兩端面有多余擠入物說明裂紋在機(jī)加前已經(jīng)存在，機(jī)加過程擠入。熱處理是在機(jī)加后半成品進(jìn)行，該故障件裂紋形態(tài)不是熱處理裂紋形態(tài)，說明裂紋不是熱處理裂紋，在熱處理前已經(jīng)存在。

該裂紋不是在螺母加工過程中造成，是在螺母加工之前就已存在。

從低倍斷口檢查、掃描電鏡和能譜分析：裂紋在六方棱角處，無塑性變形痕跡，裂紋沿螺母軸向縱向擴(kuò)展，進(jìn)一步說明了裂紋為原材料裂紋。

16.10.3   結(jié)論與啟示

(1) 根據(jù)低倍斷口檢查、掃描電鏡和能譜分析，該故障件裂紋屬原材料裂紋。

(2) 該裂紋在機(jī)加前已經(jīng)存在，不是機(jī)加裂紋，也不是熱處理裂紋。

(3) 該原材料裂紋可能為個別原材料棒料的料頭存在的裂紋沒有被切除干凈被保留下來。

 (4) 加強(qiáng)投料前的原材料表面質(zhì)量檢查和探傷檢查，挑出有缺陷的原材料。