高强度螺栓采用中频感应加热设备进行热处理产生裂纹缺陷的原因及其预防措施

螺栓为附有螺纹的的圆柱杆状带头物件，一端带有螺纹的圆柱部份称为螺柱，用于与螺母配合，另一端为头部，称为螺栓头。螺栓通常由金属制成，在电绝缘或防腐蚀等特殊场合使用。我国在20世纪70年代，高强度螺栓采用中碳合金钢制造，但由于其氢脆和应力腐蚀断裂敏感性强，常出现产品早期断裂失效。为改变中碳合金钢的弊端，研制生产出MI22CrMnB低碳合金钢，该钢避免了中碳合金钢的缺点和不足，并且淬透性高，强韧性优良，适合高强度螺栓生产。但在采用中频感应加热设备进行热处理时，螺栓出现大量裂纹及断裂缺陷，导致不少产品报废。

螺栓采用中频感应加热设备进行热处理，其热处理工艺为：880℃加热后淬入质量分数为8%-12%的NaCI 水溶液；350-400℃回火，回火后水冷。

分析认为，轴向直裂纹两侧有程度不同的脱碳层，主要物质探针测定为Feo及少量Cr、Mn氧化物，说明热处理前裂纹已存在。这是由于原材料精整残留或钢材内非金属夹杂物严重造成的，尤其脆性夹杂物在变形中引起应力集中，使裂纹萌生和扩展。斜裂纹两侧无氧化脱碳层，这类裂纹本质上是淬火中发生马氏体转变产生的相变组织应力造成的。断口特征呈沿晶断裂形貌，呈脆性断裂特征。此外，由于螺栓加工过程中使用的Cao润滑剂残留污染了淬火液，在裂纹中存在了被润滑剂污染的淬火液，探针测试中发现裂纹中存在Zn、Ca、P元素。横纹特征是细小、断续并沿晶分布，裂纹两侧无氧化脱碳。该裂纹是由于回火温度不均和回火不足，使内应力消除不彻底，原裂纹处镀锌后继续扩展造成的。该工件齿侧面鼠尾状裂纹是螺纹加工引起应力集中，导致出现的淬火裂纹。

综上分析，提出改进工艺措施如下：

(1)螺栓采用中频感应加热设备进行热处理时，我们应根据工件钢材成分，调整螺栓淬、回火工艺。采用冷却速度较小的淬火介质，降低工件在Ms点附近的冷却速度，减小淬火应力和裂纹倾向。

(2)用中频感应加热设备淬火后应及时回火，回火时间调整适当延长，保证回火充分、应力消除彻底。

(3)严格检验ML22CrMnB钢材质量，防止夹杂物超标，并加强钢材精整质量。

工件在热处理过程中受周围环境、操作工艺等的影响，工件可能会产生一些缺陷。因此，了解常见缺陷的防止措施是很有必要的，对于高强度螺栓的热处理，许多厂家用上述改进工艺和措施后，工件裂纹未再出现，产品质量优良，生产运行良好，不信的话，您也可以试试。