轿车接地螺钉的断裂原因及预防.pdf

测试与分析
轿车接地螺钉的断裂原因及预防
丁裕青',崔厚学,许世亮',宋莹真3
(1.神龙汽车有限公司质量部,湖北武汉430056;
2.东风汽车有限公司制造规划总部,湖北武汉430056
3.台湾春雨集团上海统盛贸易有限公司(武汉),湖北武汉430023)
摘要:某型轿车10B21钢接地螺钉发生小批量断裂。检测了断裂螺钉的尺寸和力学性能,对断ロ进行了
扫描电镜分析。结果表明,螺钉断裂是氢脆所致。提出了加强生产管理,改造去氢设备及改进去氢
处理时的装料方式等预防措施
关键词:接地螺钉;氢脆;去氢
中图分类号:TG115
文献标识码:B
文章编号:1008-1690(2013)06-0069-03
Auto Earth Screw Fracture and Precautions
DING Yuqing, CUI Houxue", XU Shiliang, SONG Yingzhen
(I Dongfeng Peugeot Citroen Automobile Co, Ltd, Wuhan 430056, Hubei China
2. Dongfeng Motor Co.. Ltd Wuhan 430056. Hubei China
3. Shanghai Tongsheng Commercial Co, Itd, Taiwan Chunyu Group, Wuhan 430023, Hubei China)
Abstract: The earth screw of some type of auto, made of 10B21 steel, broke in small numbers. The size and
mechanical properties of failed screws were measured, and the fracture was analyzed by SEM. The results indicate
that the screw failure is attributed to hydrogen brittleness. The precautions were put forward, such as more effective
production management, reformation of dehydrogenation unit, improvement on loading during hydrogenizing, etc.
Key words: earth screw; hydrogen brittleness; hydrogenizin
某轿车车身接地线M6自攻螺钉,材料为镀时,镀件阴极有氢离子还原为氢原子
10B21钢,经过渗碳、淬火、回火和电镀,在新车检査
2H++2e=2H
时发现小批量断裂。更换该螺钉需要大量返修工
该反应造成析氢,部分氢会以原子状态渗入到
时,影响新车及时人库。追溯检査在库车辆,发现有金属内部。
故障车辆打不着火。此类问题属严重的抛锚故障。
(2)由前处理酸洗工艺导致渗氢。主要通过两
螺钉断裂有端部断裂和螺纹断裂两种形式。大量的个环节引入氢,一是钢与酸洗液之间发生化学反应:
检查、试验和分析结果表明,氢脆是造成螺钉断裂的
Fe +2HCI= FECI, +2H
根本原因。更换新批次合格螺钉后故障排除。在端
2H=H2
部和螺纹部位断裂的接地螺钉如图1所示。
其中部分氢以氢原子形式进入钢中,另一部分
1氢脆机制
以氢分子形式逸出;二是酸洗液发生电离反应
HCI=H+CI
渗氢的主要途径有两种。
H'以自由离子状态进入到金属内部,并扩散到
(1)由电镀工艺导致渗氢。对汽车零件进行电金属晶格中。
收稿日期:2012-02-06
作者简介:丁裕青(1975-),男,湖北云梦人,エ程师,长期从事汽车整车机械件质量分析及控制等相关专业工作。
联系电话:027-8429912613986081269,E-mail:dingqing@dpea.com.cen
通信作者:崔厚学,研高,博士。联系电话:13971308479,E-mail:cuihouxuet@dn.com.cn
《热处理》2013年第28卷第6期
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1141c1t
m年
图1断裂的接地螺钉
Fig. I Broke earth screws
2氢脆形式
别、偶然现象。
(4)在室温下零件氢脆敏感性较大。
氢脆的主要表现形式有:
(1)在断裂过程,零件受到的是持续的静应力,3失效分析
这个“静应力”是低应力,远低于材料的屈服极限。3.1尺寸检查
(2)在时间上表现为延迟断裂,需要经过一段
接地自攻螺钉外观尺寸符合图纸要求。
时间的孕育期,氢脆才会以静态脆性断裂的形式表3.2力学性能
现出来。
经分析,接地自攻螺钉的化学成分符合要求,力
(3)断裂零件的数量多,批量性断裂,绝非个学性能见表1
表1接地螺钉的力学性能
Table 1 Mechanical properties of the earth screw
规格头部表面硬度HNO.3牙纹表面硬度/HNO.3心部硬度/HV1渗碳层/m断裂力矩/(N?m)
M6×P1.0×22651.4~692.2
583.6~585.3
385.2~378.50.150~0.15719.68~20.86
标准值
≥600
牙纹侧面0.05~0.07mm处
≥500,0.07mm处≥490
290~390EC5000.10~0.23
≥20
3.3螺钉断裂形貌
(1)用扫描电镜对端部断裂的螺钉进行断口分
析,螺钉断在螺帽头部的结合处,断面整齐,从断口
形貌看属氢脆断裂,宏观断口如图2所示。扫描电
镜观察还表明,断口呈沿晶断裂特征,断面有明显
的鸡爪纹、显微孔洞和二次裂纹,如图3所示。
图3断口的扫描电镜形貌
Fig 3 SEM fraeture of the screw
纹,这表明该自攻螺钉为氢致延迟断裂。
3.4机械方法测试氢脆
强化试验方法:取相邻两个批次BEO036-01,
500pm
BE00336-02各175件螺钉,以18N?m的力矩拧入
图2宏观断口
无牙的螺帽,然后放入盐雾箱中48h,之后取出松
Fig 2 Macrograph of the fracture
脱,螺钉表面无任何目测裂纹和断裂现象。试验结
(2)用扫描电镜对第3~4扣螺纹断裂的螺钉果,共断裂17支,分析为氢脆所致。
进行断口分析,观察显示,螺钉断口的渗碳层较浅,4改进措施
晶面有明显鸡爪纹、显微孔洞、二次裂纹;中心为沿
晶+初窝,沿晶面有明显鸡爪纹、显微孔洞、二次裂
针对轿车接地螺钉的断裂系氢脆所致这一分析
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