螺纹紧固件失效分析案例(第3部分).pdfVIP

图 7 2 号螺栓中的裂纹 25× 5号、2号螺栓的显微组织为保持马氏体位向的调质索氏体（见图8）。在螺 栓表面存在约0.03～0.04mm的贫碳区，该区的显微硬度与基体硬度无明显区别， 对螺栓的质量并不构成威胁。 5 号螺栓 2 号螺栓 图 8 螺栓的显微组织 500× 另外须指出的是，在 2 号螺栓裂纹周围存在明显的脱碳层（图 9），这是螺 栓在热处理前就已存在裂纹的佐证。 图 9 2 号螺栓裂纹周边的脱碳层（白亮区） 250× 六、结论 1. 螺栓的硬度，显微组织符合图纸及标准要求。 2. 从螺栓断口上存在的海滩状花样，可以判断螺栓的断裂属于疲劳断裂。 5 号螺栓表面存在的微细裂纹以及材料中存在粗大非金属夹杂物，是造成 5 号螺栓首先过早疲劳断裂的原因。由于它的断裂，造成其余螺栓载荷增大，从而 造成它们相继断裂。 32 6. M8×55 高强度螺栓断裂原因分析 某公司送检一个合闸拐臂圆头内六角紧固螺栓，螺栓在使用过程中发生断 裂。螺栓规格为M8×55-12.9，拧紧扭矩为95N·m。 一、检验 1、外观 送检样为螺栓残骸中靠头部的一段（图1），螺栓未见变形，表面经发黑处 理。 图 1 断裂螺栓残骸 2、断口 图2为螺栓断口的低倍形貌。断口平直，断裂处位于螺纹牙底。 Ⅲ Ⅱ Ⅰ 图 2 断口低倍形貌 断口大体上可分成三个区：Ⅰ区为裂纹源区，位于断口的外周边（牙底）， 周边存在众多的台阶花样，表明断裂起始位置的多源性；Ⅱ区为裂纹快速扩展区， 该区的宏观特征为粗条带状的放射花样；Ⅲ区为最后断裂区，宏观特征为纤维状。 从最后断裂区 （Ⅲ区）约占整个断口面积的1/3来推断，螺栓工作应力很高。 将断口在扫描电镜下高倍放大观察。断裂源区的形貌如图3所示。 图 3 断裂源区的微观形貌 33 在断口的最边缘（源区）存在一个十分狭窄的平坦区，这和下面金相检测所 观察到的牙底微裂纹区（图7）相对应。此外，在断口边缘的牙底处可看到明显 的条状裂纹（图中箭头所指）。紧邻源区则是以沿晶断裂为主的脆性断裂区（Ⅱ 区），微观形貌特征为沿晶断裂＋部分准解理断裂＋大量二次裂纹（图4）。 图 4 断口Ⅱ区的微观形貌 最后断裂区（Ⅲ区）的微观形貌为喇叭口状的韧窝＋撕裂