Kierownik projektu: dr inż. Artur Żak (Zakład Technologii Wytwarzania i Aplikacji Wyrobów)
Zleceniodawca: MHWirth AS
Celem pracy, wykonanej na zlecenie MHWirth AS, była ocena mikrostruktury i właściwości mechanicznych ocynkowanych ogniowo śrub M60x260 klasy 10.9 po różnym stadium eksploatacji.
W pracy wykonano:
- badania składu chemicznego stali, z których wyprodukowano śruby
- badania mikrostruktury śrub
- analizę wtrąceń niemetalicznych
- badania właściwości mechanicznych.
Wykonana analiza składu chemicznego stali wykazała, że śruby zostały wykonane z dwóch różnych wytopów stali, różniących się zawartościami pierwiastków stopowych i domieszkowych, a mianowicie ze stali 34CrNiMo6 i 30CrNiMo8.
Wyniki analizy zawartości wodoru wskazały, że zawartości wodoru określone w próbkach z warstwą Zn zawierają się w przedziale od 4,6 ppm do 14,1 ppm, natomiast w próbkach po usunięciu warstwy Zn zawierają się w przedziale od 0,5 ppm do 1,5 ppm.
Wykonane badania właściwości mechanicznych w statycznej próbie rozciągania, próbie udarności w obniżonej do -25oC temperaturze oraz pomiary twardości wykazały, że wszystkie badane śruby spełniają wymagania normy PN EN ISO 898-1 w odniesieniu do właściwości mechanicznych stawianych śrubom klasy 10.9.
Badania przełomów próbek udarnościowych wykazały, że w próbkach o udarności powyżej 90 J dominującym rodzajem przełomu jest przełom ciągliwy. W próbkach ze śrub o udarności od 30 J do 45 J występuje mieszany przełom ciągliwy z nieznacznym udziałem przełomu kruchego. Wszystkie badane śruby charakteryzują się równomiernym rozkładem twardości na przekroju poprzecznym rdzenia. Wyniki badań mikrostruktury wykazały, że we wszystkich śrubach występuje drobnoziarnista mieszana struktura odpuszczonego martenzytu i bainitu. Nie stwierdzono różnic w budowie struktury na przekroju poprzecznym rdzenia oraz w obszarze łba śruby.
Badane stale charakteryzują się wysoką czystością metalurgiczną. Dominującym rodzajem wtrąceń niemetalicznych są kuliste złożone tlenko-siarczki, zawierające Al, Mg, Si, Mn, Ca i S. Średnia średnica obserwowanych wtrąceń nie przekracza 10 µm.
We wszystkich badanych śrubach stwierdzono występowanie drobnych pęknięć powierzchniowych o długości do 10 µm. Największe nasilenie pęknięć stwierdzono w obszarze przejścia pomiędzy łbem, a rdzeniem śruby. Wyniki analiz składu chemicznego cząstek występujących w pobliżu pęknięć oraz wewnątrz pęknięć wskazały na występowanie skupisk tlenków, zawierających Cr, Mn, Ni i Si. Jednocześnie wewnątrz mikropęknięć stwierdzono występowanie Zn. Występowanie w pobliżu pęknięć wtrąceń tlenkowych oraz ślady Zn wewnątrz pęknięć wskazują, że mikropęknięcia powstały w czasie wytwarzania śrub (operacje przeróbki plastycznej na gorąco) lub w czasie późniejszej obróbki cieplnej śrub.