Liquation Cracks in Hot Upset Low Alloy Steel Screw Heads
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A. Neidel
Abstract
A thermally upset screw head had numerous cracks at the intersection screw head / screw shaft. The screw consisted of steel that usually does not tend to hot crack. The screw failed when tightening it by applying a torque lower than the nominal torque. The screw head was simply sheared off.
A hot crack has clearly been identified as damage-causing mechanism of the material, or, more precisely, liquation cracks. Other damage hypotheses such as liquid metal induced stress corrosion cracking have reliably been excluded in the course of examinations.
The material used was 1.7711, 40CrMoV4–6, a material especially used for creep resistant fasteners such as screws and nuts for operating temperatures up to 540°C. This material belongs to the group of low alloy chromium molybdenum vanadium steels. It is typically used in the tempered condition. In Europe, it corresponds to standard EN 10269. In the USA, this steel is known as ASTM A193 GR B16.
Kurzfassung
Ein warmangestauchter Schraubenkopf aus einem eigentlich nicht heißrissempfindlichen Stahl hatte zahlreiche Risse im Übergang zum Schraubenschaft. Die Schraube versagte beim Anziehen bei einem viel niedrigeren als dem Nenndrehmoment, indem der Schraubenkopf einfach abgedreht wurde.
Als werkstofftechnischer Schadensmechanismus konnte eindeutig der Heißriss identifiziert werden, konkret Wiederaufschmelzungsrisse. Andere Schadenshypothesen, wie flüssigmetallinduzierte Spannungsrisskorrosion, wurden im Verlauf der Untersuchungen sicher ausgeschlossen.
Der verwendete Werkstoff war hier 1.7711, 40CrMoV4–6, der insbesondere für warmfeste Verbindungselemente wie Schrauben und Muttern bei Einsatztemperaturen von bis zu 540°C verwendet wird. Das Material gehört zur Gruppe der niedriglegierten Chrom-Molybdän-Vanadiumstähle. Der Werkstoff wird üblicherweise im vergüteten Zustand eingesetzt. In Europa ist er im Standard EN 10269 genormt, während der Stahl in den USA unter der Bezeichnung ASTM A193 GR B16 bekannt ist.
Die Einsatzfelder für den 1.7711 reichen von den bereits genannten warmfesten Verbindungselementen über statisch und dynamisch beanspruchte Bauteile für Fahrzeuge, Motoren und Werkzeugmaschinen bis hin zu Schmiedestücken größerer Querschnitte für Getriebewellen, Zahnräder und Kurbelwellen.
© 2011, Carl Hanser Verlag, München
Artikel in diesem Heft
- Contents/Inhalt
- Contents
- Editorial
- Editorial
- Technical Contributions/Fachbeiträge
- Dynamic Recovery and Recrystallization during Hot-Working in an Advanced TiAl Alloy
- Automated SEM/EDX Particle Analysis to Determinate Non-Metallic Inclusions in Steel Samples: Round Robin Tests Aiming at Studying the Comparability of Results from Different Measurement Systems
- A Procedure for in situ Identification of the Intermetallic AlTMSi Phase Precipitates in the Microstructure of the Aluminum Alloys
- Liquation Cracks in Hot Upset Low Alloy Steel Screw Heads
- Meeting Diary/Veranstaltungskalender
- Meeting Diary
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