螺栓断裂原因实验与分析.pdfVIP

· 机械制造与研究 · 丁言波，等 ·螺栓断裂原因实验与分析 螺检断裂原因实验与分析 丁言波 ，杜世 昌 ，奚立峰 (1．浩明紧固系统 (无锡)有限公司，江苏 无锡214028；2．上海交通大学 机械与动力工程学院。上海200241) 摘 要：螺栓头部容易产生断裂。采用硬度试验机、金相显微镜及氢脆试验等手段对失效的螺栓 与未失效的螺栓进行对比分析，结果表明该螺栓的失效为氢致断裂。由于热处理的工艺不当，渗 碳层过深，导致过多的氢滞留在螺栓基材的内部，在随后的回火过程中氢不易扩散 ，是导致螺栓 氢脆断裂的主要原因。后续的电镀工艺中未及时进行有效的去氢，更加重了氢脆断裂的风险。 关键词：螺栓；氢脆；电镀 ；去氢 中图分类号：TH131．3 文献标志码：B 文章编号：1671-5276(2011)04-0067-02 ExperimentandAnalysisofCauseforScrew Breaking DING Yan．bo ．DU Shichangz． XILi．feng (1．AcumentFasteningSystem (Wuxi)Co．，Ltd．，Wuxi214028，China； 2．SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200241，China) Abstract：Itiseasyforthescrewsheadtobebroken．Thispaperuseshardnesstester，metallographicmicroscopeandhydrogen embrittlementtesttocarryoutthecontrastiveanalysisforthefailedandtheun-failedscrews．Thetestresultsshowthatthehydrogen resultsinscrew breaking．Becausetheheattreatmentprocessisimproper，carburizedlayeristoodeep，SOhydrogenisnoteasyto besentoutintemperingproc ess，thisisthemainreasonofscrew breaking．Duetothehydrogenwhichisnotgotridoftimelyandef- fectively，theriskofhydrogenembrittlementisincreasedduringtheplatingprocess． Keywords：screw；hydrogenembdtUement；plating；dehydrogenation 观察，发现断裂起源于螺栓断口的边缘，参见图2箭头a所 0 前言 指区域。最终断裂区也在断口边缘且与断裂起源区成90。 角，参见图2箭头b所指区域。整个断El呈扭转断裂特征。 螺栓头部断裂是产品中常见的失效模式 ，带来了很多 隐患。本文采用实验方法分析其原因。断裂螺栓的规格 为 M1．4×4．5，内梅花 自攻螺栓 ，采用材料 SAE1022低碳 钢制造 ，制造工艺是：冷拔一退火一冷拔一冷镦一搓牙一 渗碳淬火加回火一电镀三价白锌。螺栓通常有两种断裂 失效模式 ：1)强度达不到设计的要求，螺栓的破坏扭矩偏 低 ，当安装扭矩达到一定的值时，就会发生断裂。2)氢脆 断裂 ，在安装过程中螺栓不会断裂，但在内部应力的作用 下，氢会不断扩散，使得晶粒间逐渐产生沿晶裂纹 ，安装一 段时间后螺栓发生断裂。氢致断裂的隐蔽性比较大 ，不易 图1 螺栓外观及断裂位置 被发现 ，产生的危害十分的严重。在紧固件行业 ，预防氢 脆和探测氢脆是非常重要的工作之一。因此 ，掌握一套氢 脆问题的分析手段和测试方法，对预防氢脆的发生起到至 关重要的作用。 1