ML30CrMnSiA螺栓金相組織白亮層螺栓的掃描分析

郝柏森 沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司

通常情況下，當(dāng)ML30CrMnSiA螺栓處于調(diào)質(zhì)狀態(tài)時，往往具有較高的韌性和硬度，同時，在高溫條件下，則表現(xiàn)出一定的蠕變強(qiáng)度，因此，該螺栓作為一種重要的結(jié)構(gòu)組件，被廣泛地應(yīng)用于高負(fù)荷工作狀態(tài)中。ML30CrMnSiA螺栓在具體的生產(chǎn)中，需要借助冷鐓鋼絲的作用，為航天行業(yè)提供源源不斷的標(biāo)準(zhǔn)件材料，該材料在入廠之前，需要對其質(zhì)量進(jìn)行全面檢測，在確保材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)的情況下，方可入廠使用，從而避免材料出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象。當(dāng)冷鐓鋼絲調(diào)質(zhì)處理結(jié)合后，發(fā)現(xiàn)位于牙頂位置處的白亮層比較厚，而其他部門的白亮層比較薄。為此，相關(guān)人員要采用掃描電鏡分析法對金相組織白亮層的成因進(jìn)行科學(xué)分析。

一、ML30CrMnSiA螺栓成分及組織分析

ML30CrMnSiA螺栓生產(chǎn)工藝如圖1所示，從圖中可以看出，該生產(chǎn)工藝流程相對比較簡單，相關(guān)人員只需嚴(yán)格按照以上操作步驟，即可完成對螺栓成分以及相關(guān)組織的科學(xué)分析，為后期提高冷鐓鋼絲的生產(chǎn)效率，解決螺栓白亮層現(xiàn)象，提高M(jìn)L30CrMnSiA螺栓應(yīng)用價值產(chǎn)生積極的影響。

圖1 ML30CrMnSiA螺栓生產(chǎn)工藝流程圖

（一）金相組織分析

在對螺栓金相組織進(jìn)行分析的過程中，相關(guān)人員要根據(jù)如表1所示的ML30CrMnSiA螺栓化學(xué)成分，采用螺栓縱切的方式[1]，對金相組織內(nèi)部的組成成分進(jìn)行全方位分析和研究，為后期更好地控制金相組織白亮層厚度提供重要的依據(jù)和參考。

表1 ML30CrMnSiA螺栓化學(xué)成分

（二）掃描電鏡分析

為了更好地了解和把握白亮層螺栓面貌，相關(guān)人員要采用掃描電鏡分析法，對ML30CrMnSiA螺栓進(jìn)行科學(xué)分析和觀察[2]，得到如圖2所示的栓掃描電鏡形貌。

圖2 栓掃描電鏡形貌

（三）能譜分析

為了實(shí)現(xiàn)對白亮層螺栓位置的精準(zhǔn)化確定，相關(guān)人員還要采用能譜分析法，將螺栓牙頂劃分為四個不同的區(qū)域，在此基礎(chǔ)上，針對不同區(qū)域特點(diǎn)[3]，從以下幾個方面入手，進(jìn)行針對性地能譜分析，為后期優(yōu)化冷鐓鋼絲生產(chǎn)流程，提高冷鐓鋼絲生產(chǎn)效率和效果提供重要的依據(jù)和參考。

1.螺栓正常組織

與ML30CrMnSiA螺栓化學(xué)成分相比，螺栓正常組織除了C元素的含量較高外，其他元素含量與ML30CrMnSiA螺栓基本相同，螺栓正常組織所含有的化學(xué)成分如表2所示。相關(guān)人員要在螺栓正常組織化學(xué)成分相關(guān)信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，從根本上解決螺栓出現(xiàn)的白亮層現(xiàn)象，以充分發(fā)揮和利用掃描電鏡分析法的應(yīng)用優(yōu)勢。

表2 螺栓正常組織所含有的化學(xué)成分

2.螺栓牙頂周圍白色組織

牙頂周圍白色組織又叫“白亮層”，內(nèi)部含有大量的C元素，同時，與ML30CrMnSiA螺栓元素相比，同時，牙頂周圍白色組織所含有Si、C、Mn元素成分相對較高。相關(guān)人員要根據(jù)牙頂周圍白色組織化學(xué)成分含量特征，科學(xué)制定和優(yōu)化螺栓白亮層處理措施，為后期科學(xué)解決螺栓白亮層現(xiàn)象打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

二、分析與討論

在掃描電鏡分析法的應(yīng)用背景下，發(fā)現(xiàn)金相組織所含有的白亮層厚度較高，而其他部位的白亮層相對較薄，甚至還出現(xiàn)白亮層斷裂現(xiàn)象，盡管白亮層與脫碳層比較相似，但是不屬于脫碳層，屬于沒有脫碳的過渡層。從整體形貌上分析，ML30CrMnSiA螺栓牙頂呈現(xiàn)出現(xiàn)不平整現(xiàn)象。為了解決這一問題，相關(guān)人員可以從以下幾個方面入手，采用行之有效的措施，對該問題進(jìn)行針對性地處理。（1）在對冷鐓鋼絲進(jìn)行正式調(diào)質(zhì)之間，采用噴砂處理法，全面清除冷鐓鋼絲表面的附著物[4]，盡可能降低白亮層的厚度。（2）為了進(jìn)一步提高M(jìn)L30CrMnSiA螺栓冷鐓鋼絲生產(chǎn)的效率和效果，相關(guān)人員采用酸洗磷化處理方式，不斷優(yōu)化和調(diào)整磷化液質(zhì)量，同時，還要加強(qiáng)對磷化處理的時間的科學(xué)控制和調(diào)整，避免因磷化處理時間過長、過短而直接影響冷鐓鋼絲生產(chǎn)水平。另外，相關(guān)人員還要將磷化膜質(zhì)量嚴(yán)格控制在4g/m2—6g/m2之間。只有這樣，才能從根本上解決ML30CrMnSiA螺栓白亮層現(xiàn)象，為進(jìn)一步提高冷鐓鋼絲的生產(chǎn)效率和效果打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

表3 螺栓牙頂周圍白色組織化學(xué)成分

三、結(jié)論

綜上所述，在掃描電鏡分析法的應(yīng)用背景下，發(fā)現(xiàn)ML30CrMnSiA螺栓內(nèi)部的白亮層是沒有脫碳的過渡層。這種白亮層與螺栓之間存在很大的差異，在牙頂位置處的白亮層相對較厚。此外，牙頂內(nèi)部含有一定的縫隙，此時，冷鐓鋼絲上的磷化膜會沿著這條縫隙進(jìn)入到牙頂內(nèi)部，導(dǎo)致磷化膜大量堆積在牙頂內(nèi)。當(dāng)螺栓調(diào)質(zhì)處理結(jié)束后，通過利用掃描電鏡分析法，發(fā)現(xiàn)磷化膜與螺栓正常組織所呈現(xiàn)的形貌存在很大的差異。磷化膜之所以呈現(xiàn)出一層厚厚的白亮層，是因?yàn)槔溏呬摻z表明的磷化膜燒結(jié)物堆積過多，從而增加了白亮層的厚度。