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特種鋼螺栓斷裂分析

2020-07-29 14:31:28 

六方螺栓,材質(zhì)為35CrMo,強度級別為10.9級,規(guī)格為M30,表面鍍鋅,在安裝時斷裂。

試驗過程與結(jié)果

斷裂螺栓于螺紋收尾的桿部與螺紋連接處發(fā)生斷裂。斷裂件宏觀形貌見圖13-113。

圖13-113 斷裂螺栓形貌

圖13-113   斷裂形貌

螺栓斷裂之后斷口沒有受到有效保護,腐蝕較嚴重,桿部斷口宏觀形貌,見圖13-114;螺紋部分的斷口宏觀形貌,見圖13-115。

圖13-114 桿部斷口形貌 圖13-115 螺紋部分斷口形貌

圖13-114 桿部斷口形貌        圖13-115  螺紋部分斷口形貌                          

掃描電鏡觀察,斷口粗糙,裂紋源區(qū)位于斷口的外周邊,周邊存在眾多的臺階花樣,表明斷裂起始位置屬多源性,斷口心部微觀形貌為解理和準解理,斷口均屬脆性斷口。

斷口心部微觀形貌,見圖13-116;

斷口邊沿微觀形貌,見圖13-117。

圖13-116 斷口心部微觀形貌 圖13-117 斷口邊沿微觀形貌,

圖13-116 斷口心部微觀形貌           圖13-117  斷口邊沿微觀形貌,

金相組織檢查,取斷裂螺栓制成橫向金相試樣和縱向金相試樣,進行檢查,采用不同的放大倍數(shù)觀察,組織均粗大,為粗大的回火索氏體。

橫向金相試樣的心部和邊緣進行組織,見圖13-118、圖13-119。

縱向金相試樣的心部和邊緣進行組織,見圖13-120、圖13-121。

圖13-118 心部金相組織 500× 圖13-119 邊緣金相組織 500×

圖13-118  心部金相組織  500×       圖13-119 邊緣金相組織  500×

圖13-120 心部金相組織 100× 圖13-121 邊緣金相組織 100×

圖13-120 心部金相組織  100×       圖13-121  邊緣金相組織  100×

斷裂螺栓經(jīng)化學(xué)成份分析,分析結(jié)果,材料為35CrMo,符合標準要求。

分析與討論

斷裂螺栓的橫向組織、縱向組織均顯粗大,為粗大回火索氏體,極大地降低材料的斷裂抗力和韌性。

該批螺栓存在組織粗大,使螺栓強度和塑性降低,脆性增加,在正常的裝配應(yīng)力作用下發(fā)生脆性斷裂。

組織粗大的原因是由于過熱,該批螺栓因熱處理工藝不當,溫度過高所造成。

該批螺栓熱處理工藝不當,溫度過高,造成螺栓過熱,組織粗大,使螺栓強度和塑性降低,脆性增加,在裝配應(yīng)力作用下螺栓發(fā)生脆性斷裂。

結(jié)論與啟示

(1)螺栓過熱、組織粗大,在裝配應(yīng)力作用下發(fā)生脆性斷裂。

(2)由于該批螺栓熱處理工藝不當,溫度過高,造成螺栓過熱,組織粗大。

(3)螺栓熱處理時要防止溫度過高,避免螺栓過熱、造成組織粗大。

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