六角頭螺栓斷裂原因失效分析
10.9級(jí)六角頭螺栓，規(guī)格為M24×240，材料為35CrMo鋼，表面涂達(dá)克羅。裝配時(shí)均在螺紋處斷裂。
試驗(yàn)過程與結(jié)果
取3件斷裂件進(jìn)行觀察與分析，編號(hào)為1#，2#，3#的斷裂件，宏觀形貌見圖15-11。
3件斷裂件的斷裂位置均在螺紋部分，斷口形貌基本相同，斷口有明顯扭轉(zhuǎn)塑性變形特征，斷裂面與螺栓軸向垂直。斷裂面外周斷口較平滑，斷裂面中心部分?jǐn)嗫诔世w維狀，斷口具有扭轉(zhuǎn)斷裂斷口特征，斷口宏觀形貌見圖15-12。
圖15-11 3件斷裂件宏觀形貌 圖15-12 斷口宏觀形貌
掃描電鏡對(duì)斷口進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)斷口斷裂面外周和中心部分均為塑性韌窩形貌，且有明顯方向性；斷口心部韌窩較大，見圖15-13，斷口外周韌窩較為細(xì)小，見圖15-14。
圖15-13 心部韌窩形貌 圖15-14斷口外周韌窩形貌
用光譜法對(duì)3件斷裂螺栓進(jìn)行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果，3件斷裂螺栓的各元素成分含量基本相同，均符合35CrMo鋼的標(biāo)準(zhǔn)要求。
對(duì)3件斷裂件表面硬度和心部硬度試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果3件斷裂件的表面硬度和心部硬度基本相同:表面硬度352～359 HV0.3；心部硬度342～346 HV10，均符合《ISO898.1-1999》要求。
取一件斷裂件進(jìn)行低倍組織檢查，按《GB/T1979-2001》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行低倍組織缺陷評(píng)級(jí)，為中心疏松1級(jí)，見圖15-15。
取一件斷裂件進(jìn)行金相組織檢查，螺栓斷口附近區(qū)域金相組織為回火索氏體組織 ，圖15=16。
圖15-15 中心疏松1級(jí) 圖15-16 回火索氏體
取一件斷裂件進(jìn)行化學(xué)成分分析，成分分析結(jié)果，化學(xué)成分符合35CrMo鋼的標(biāo)準(zhǔn)要求。
分析與討論
該批斷裂螺栓的失效形式和斷口形貌特征基本相同，其低倍組織，化學(xué)成分、金相組織、硬度等的檢測(cè)結(jié)果均符合要求，表明斷裂螺栓的熱處理工藝和材料正常，螺栓的斷裂與螺栓的熱處理工藝和材料無關(guān)。
斷裂螺栓的宏觀形貌和斷口掃描顯示，整個(gè)斷口形貌均為韌性扭轉(zhuǎn)斷裂，且斷口韌窩具有明顯的方向性，具有典型扭轉(zhuǎn)斷裂特征，斷口為扭轉(zhuǎn)斷口，表明該螺栓在裝配時(shí)，由于裝配扭轉(zhuǎn)力過大造成螺栓斷裂。
結(jié)論與啟示
（1） 螺栓斷裂主要是由裝配應(yīng)力過大造成螺栓斷裂失效。
（2） 在安裝時(shí)要控制好安裝應(yīng)力，防止安裝應(yīng)力過大造成扭轉(zhuǎn)斷裂。
（3） 制定合適的安裝工藝，安裝時(shí)采用限力扳手安裝。
浙公網(wǎng)安備 33042402000106號(hào)
