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          10.9級高強螺栓斷裂失效分析

          2017/3/2 返回列表
          導讀:螺栓斷口形狀1.2裂紋方位與狀況顯現斷口坐落牙1與牙2之間,會集於牙1受載面牙根處。查閱裝置圖可知,第3~6牙螺紋恰好坐落合作件沉孔處,第2螺紋爲與合作件內螺紋合作的首牙螺紋,即斷口恰好處在該螺栓與合作件的開始聯繫部位。  4個螺距範圍內的齒根(第1~5牙螺紋)部位可見顯着的裂紋痕跡。(a所示爲第1~2牙螺紋的根部裂紋的低倍掃描電鏡圖畫,箭頭所指部位顯着可見……
          螺栓斷口形狀1.2裂紋方位與狀況顯現斷口坐落牙1與牙2之間,會集於牙1受載面牙根處。查閱裝置圖可知,第3~6牙螺紋恰好坐落合作件沉孔處,第2螺紋爲與合作件內螺紋合作的首牙螺紋,即斷口恰好處在該螺栓與合作件的開始聯繫部位。  4個螺距範圍內的齒根(第1~5牙螺紋)部位可見顯着的裂紋痕跡。(a所示爲第1~2牙螺紋的根部裂紋的低倍掃描電鏡圖畫,箭頭所指部位顯着可見齒根處裂紋。金相顯現第1~5牙螺紋牙根圓弧處均有裂紋發作,深度0.15~0.30第5~6牙齒根圓弧處未發現裂紋。(b)所示爲第3~4牙壓根圓弧處的裂紋擴大圖,所示該螺栓牙型角約爲59.6經檢查其齒根過渡圓弧半徑約爲0.32mm2成分、安排及硬度檢查所示爲螺紋旁邊面邊際方位的顯微安排相片,基體爲較細的調質態的回火索氏體+3%未溶鐵索體安排正常,契合GB/T3098.1―2000請求的取得90%以上回火索氏體請求;邊際色彩顯着比其它部位色彩深。對該螺栓截面不一樣深度進行光譜化學剖析(SFECTRCMEIER光譜剖析儀)其化學成分見表1所示,可見其表層己嚴峻滲碳;一起根據GB/T3098.1―2000用硬度法進行表層滲碳檢查,檢查部位爲齒測沿中徑線檢查,其硬度梯度值見表2檢查成果可表明其外表硬度顯着高於心部硬度。橫截面1/2半徑處檢查該螺栓基體硬度爲359~39HRC硬度請求。  表1化學成分剖析成果(質量分數,距外表距離/mm心部表2硬度法測表層碳深度/mm0.42心部相鄰齒心部硬度/.3缺點剖析3.1斷口剖析中所示F區爲疲憊拓展區斷面,斷面與螺栓軸向約成90疲憊源坐落中1所示部位,該裂紋開始於螺紋根部。(a)顯現爲F區斷口裂紋源處高倍掃描電鏡圖畫,因斷口裂紋源處己被嚴峻磨損,其斷面潤滑,但仍然可見有微揉捏變形痕跡和微裂紋;(b)顯現爲F區斷口邊際的低倍掃描電鏡圖畫,該疲憊裂紋拓展區,具有疲憊斷口特有的貝紋線,貝紋線有顯着的推動痕跡,貝紋線先期呈弧形向內推動,線紋細密,中後期則呈直線向內推動,線紋較粗,因斷面被重複屢次揉捏衝突,使該區域變得對比亮光。  中所示S區(瞬斷區)其斷面具有放射性紋理,斷面與螺栓軸向約成45爲典型的過載瞬斷斷口形貌。爲斷口拓展區(S區取樣)的高倍掃描電鏡圖畫,其微觀斷口特徵爲等軸狀韌窩,是塑性開裂,韌窩中未見非金屬夾雜物,可見該裂紋拓展時首要受拉和曲折交變應力作用。  疲憊斷面與瞬斷斷面之間分界顯着,可見開裂是因爲受載面發作疲憊開裂後在某一剎那間接受過載應力而致使的俄然開裂。  3.2應力剖析由所示,零件斷口部位未見頸縮,但斷口鄰近有4牙螺紋根部環裂。經查,該螺栓的裝置扭矩爲750Nm並選用專用扭力扳手作業,契合其裝置扭矩750Nm標準值請求。  從斷口部位剖析得知,其斷口恰好坐落螺栓開始聯繫處,即牙1與牙2之間(見)該螺栓裝置時運用螺紋膠固定,螺栓作業進程中首要接受所示力矩作用,即在受曲折載荷進程中其支點應在螺紋開始聯繫處,即牙1與牙2之間的齒槽處所受的交變載荷最嚴峻,即應力會集最大。  3尺度剖析爲了進步螺紋的抗疲憊強度和削減切斷敏感性,對8.8級以上高強外螺紋,請求其牙底處圓弧半徑不小於0.125P(其中P爲螺距)(b)所示,該螺栓螺紋牙底圓弧半徑約爲0.32mm己挨近極限最低答應值0.313(該螺栓爲十.9級12.5的粗牙螺紋)3.4熱處理剖析由可見,該螺栓螺紋外表有滲碳景象,經化學成分檢查剖析承認滲碳層厚度約0.15mm其滲碳原因是在調質進程中氛圍保護時碳勢操控不妥。  在淬火進程中安排的改變溫度與碳含量相關,碳含量進步將會使馬氏體改變開始溫度M下降,因外表滲碳使碳含量加致使其馬氏體的生成滯後於基體,所以外表的相變縮短,受芯部己生成的馬氏體制約,致使外表的剩餘應力表現爲拉應力。因淬火硬度與碳含量有關,碳含量加其淬火硬度也將加,一起,表層塑性下降而使其抗疲憊強度才能下降。  4定論綜合上述剖析,螺栓開裂是因爲螺紋根部有初生裂紋發作,在執役中初生裂紋不斷拓展推動,當裂紋拓展至必定深度後,因受載面積削減使該截面應力急劇加,而致使俄然開裂。  因該螺栓裝置扭矩契合標準請求,斷口無顯着塑性變形呈現,可掃除裝置過載引起的初生裂紋,因此致使在根部多處環裂的首要原因是:因調質處理進程中螺紋表層嚴峻滲碳,使表層硬度加塑性下降,一起表層安排應力表現爲拉應力,加了表層裂紋敏感性;其次,因螺紋根部圓弧半徑較小,使根部處切斷敏感性加大。在兩者作用下,抗疲憊功能下降,在執役時發作疲憊開裂。  5改善辦法及作用滾輪修形,使螺紋牙底圓弧半徑合理加大,強其抗切斷敏感性;熱處理進程合理操控碳勢,並定期校定碳勢,防止表層滲碳或脫碳;熱處理後可加強力拋丸工序,使螺紋表層發作壓應力,進步螺紋的抗疲憊強度;加強進程操控才能,強化理化檢查,熱處理調質後嚴格按GB/T30981―2000請求檢查螺紋的表層脫/滲碳和其它力學及物理功能檢查。  根據改善辦法所提出的建議,廠方對該商品進行整改,該商品到目前爲止執役時期未呈現類似失效。
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