Ermittlung der Ursache für Schraubenrisse
29. 10. 2020
Problem
Der Kunde wandte sich mit der Frage an LOTRIČ Metrology, warum Schrauben bei relativ sehr niedrigen Schraubendrehmomenten reißen.
Erste Ermittlungen
Wir haben zunächst eine Analyse mit Eindringlingen durchgeführt und überprüft, dass keine Risse in den Schrauben vorhanden sind, die sich vor dem Einbau der Schraube gebildet hätten. Wir haben darauf geachtet, dass das Material die nötige Härte hat und die Schrauben vorschriftsmäßig oberflächengeschützt sind. Wir untersuchten die Bruchflächen mit REM-Analyse und stellten fest, dass es sich um einen interkristallinen Sprödbruch handelte, was darauf hinwies, dass die wahrscheinlichsten Ursachen entweder Anlassversprödung aufgrund unzureichender Wärmebehandlung des Anlassens oder Wasserstoffversprödung aufgrund übermäßigen Einweichens in Oberflächenaktivierungsbädern (HCl, HF, ().
Bestätigung von Hypothesen
Um festzustellen, ob es sich um Wasserstoffbrüchigkeit handelt, haben wir einen Zugversuch an Schrauben mit unterschiedlichen Temperaturbehandlungen durchgeführt. Einige Schrauben wurden 5 h lang 200 °C ausgesetzt, was eine Wasserstoffdiffusion aus dem Metall verursachte, und mit der Kontrollgruppe verglichen. Es hat sich gezeigt, dass sich die mechanischen Eigenschaften leicht verbessern, aber deutlich schlechter bleiben als erwartet.
Wir fanden, dass die Austenitisierungs- und Abschrecktemperatur und das Abschreckverfahren laut Literatur angemessen waren, aber laut Kunden lösten sich die Schrauben dann bei 350 ° C, was fast 200 ° C höher ist als die tatsächliche Temperatur laut Literatur. .
Um die Hypothese zu bestätigen, dass die Sprödigkeit der Schrauben für die Sprödigkeit der Schrauben verantwortlich ist, haben wir die unbehandelten Schrauben ab der empfohlenen Temperatur getempert und dann bei zwei verschiedenen Temperaturen gelöst – Niedertemperatur-Lösen bei Temperaturen unterhalb der Sprödigkeit und Hochtemperatur-Schwächung dahinter dieser Bereich. Anschließend wurde an den so behandelten Schrauben der gleiche Zugversuch wie zuvor an den gerissenen Schrauben durchgeführt. Der Test zeigte eine starke Zunahme der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit und Dehnung nach Bruch.
Die aus Zugversuchen resultierenden Brüche wurden durch REM-Analyse untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Bruchmorphologie bei anderen Fließtemperaturen völlig anders ist.
Fazit
Wir haben durch Analysen nachgewiesen, dass die Ursache für Schraubenrisse eine falsche Wärmebehandlung des Anlassens ist, was sich in der Versprödungsbrüchigkeit widerspiegelt, und zu einem geringeren Anteil auch die Wasserstoffversprödung beitragen kann. Daher schlugen wir eine Änderung der Anlasstemperaturen nach oben vor, um das Auftreten von Anlassbrüchigkeit zu vermeiden. Wenn das Problem in der Härte lag, könnten auch niedrigere Anlasstemperaturen verwendet werden, aber dies ist heikler. In jedem Fall könnte man auch einen geeigneteren Werkstoff wählen, der die vorgeschriebene Härte in einem Bereich erreicht, in dem er nicht empfindlich gegen Anlassversprödung ist.