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SCM435冷镦钢线材表面缺点及其开裂机理研讨

   本文要害词:冷镦钢线材,表面缺陷,冷镦开裂,试样,冷顶锻,微裂纹,等效应力,表面质量,高径比,Zui大值,有限元模拟,DEFORM-3D,高度比,应变,退火,体视显微镜,实验,表面轮廓仪,压下量,纵向开裂

  冷镦钢线材作为紧固件用钢正在越来越多的用于汽车、机械装备和电器等行业范畴。与国外优良的冷镦钢线材相比,国内线材在表面质量、微观组织、化学成分均匀性等方面各方面还存在必定差距,冷镦开裂率较大。据统计,冷镦钢线材开裂大部分是由于线材表面质量引起的,因此对线材表面质量及其致裂机理的研讨就显得尤为主要。 本文应用体视显微镜和表面轮廓仪对国内生产的典范冷镦钢(日本牌号SCM435,类同中国牌号ML35CrMo)线材表面存在的缺陷,尤其是酸洗后的微裂纹进行观测与表征,依据其形貌及散布等对微裂纹进行了必要的分类,研讨各类微裂纹在不同高度比冷镦后的形貌变更;联合DEFORM-3D有限元模仿对不同条件下的冷顶锻实验进行了统计剖析研讨;应用金相、SEM及EDS等剖析手腕并联合DEFORM-3D有限元模仿研究了线材冷顶锻开裂的两种典范开裂方法及其机理。成果表明: (1)酸洗后SCM435冷镦钢线材可能涌现的表面微裂纹可以分为四类,对冷顶锻开裂影响较大的为其中的第二类和第三类微裂纹(单条或两条并行呈现的宽20~50μm、深5~23μm的平行于轧向的细线状微裂纹组成的裂纹簇),在线材圆周上大致相隔90°近周期性对称散布。但在较大冷顶锻压下量下,四类微裂纹均可导致线材涌现显着开裂。未酸沈线材表面还发明有划伤、凹坑及擦伤等缺陷;除划伤一般不导致开裂外,凹坑及擦伤等缺陷在大冷顶锻压下量下均可能增进线材开裂。 (2)冷顶锻实验中,随压下量增大(试样冷顶锻后的高度比由1/2减小至1/5),热轧及退火态SCM435线材试样锻后可见缺陷条数均呈上升趋势,但退火态的锻后可见缺陷条数数目显明减少;在试样高径比为2/1(试样高径比分辨为1/1、2/1和2.5/1)时热轧及退火态试样锻后缺点条数均为Zui少,且高径比为2.5/1的锻后试样呈现双鼓型形貌:热轧试样锻后缺点条数随圆柱状冷项锻试样高低端面的不平行度的增长而增长,锻后试样出现与倾斜方向一致的偏移;大小砂轮及车削导致的试样端面粗糙度对冷镦开裂的影响不大。 (3)针对冷顶锻试验进行的DEFORM-3D有限元模仿成果表明:冷顶锻后试样内的等效应力及等效应变Zui大值均随着高度比的减小而增长,与试验察看到的试样锻后可见缺点条数随着高度比的减小而增多的现象一致;2/1高径比下的试样内等效应力及应变介于1/1和2.5/1高径比之间,而高径比为2.5/1的锻后试样内等效应力及应变确切涌现符合实际的双鼓型散布;随着不平行度的增添,锻后试样的偏移变形与实际观测的一致,试样内的等效应力及应变沿着与倾斜方向相交的另一对角线方向呈现偏移,且等效应力及应变Zui大值随之增添;随着试样端面粗糙度(摩擦系数)的增添,锻后试样的等效应力Zui大值亦随之略有增加,但增幅不大。 (4)SCM435冷镦钢线材冷顶锻试验中发明两种典范开裂:斜向开裂和纵向开裂。冷顶锻斜向开裂重要由于是在斜向剪切应力Zui大值的作用下,致使资料超越其变形极限导致开裂,热轧线材中出现贝氏体等组织导致钢的塑性下降将增进此类开裂,经退火处置进步钢的塑性后则开裂显明减轻;冷顶锻纵向开裂则是由于大变形后圆柱试样圆周(尤其是近赤道面圆周处)表面存在拉应力Zui大值,与线材圆周表面原有微裂纹共同作用而致裂,经退火处置进步钢的塑性后开裂情形亦显着减轻,且开裂情势由原微裂纹展宽的根部出现二次开裂改变为只出现原有微裂纹的展宽。

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