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10.9级高强螺栓断裂失效分析

2017-3-2 返回列表
导读:螺栓断口形状1.2裂纹方位与状况显现断口坐落牙1与牙2之间,会集于牙1受载面牙根处。查阅装置图可知,第3~6牙螺纹恰好坐落合作件沉孔处,第2螺纹为与合作件内螺纹合作的首牙螺纹,即断口恰好处在该螺栓与合作件的开始联系部位。  4个螺距范围内的齿根(第1~5牙螺纹)部位可见显着的裂纹痕迹。(a所示为第1~2牙螺纹的根部裂纹的低倍扫描电镜图画,箭头所指部位显着可见……
螺栓断口形状1.2裂纹方位与状况显现断口坐落牙1与牙2之间,会集于牙1受载面牙根处。查阅装置图可知,第3~6牙螺纹恰好坐落合作件沉孔处,第2螺纹为与合作件内螺纹合作的首牙螺纹,即断口恰好处在该螺栓与合作件的开始联系部位。  4个螺距范围内的齿根(第1~5牙螺纹)部位可见显着的裂纹痕迹。(a所示为第1~2牙螺纹的根部裂纹的低倍扫描电镜图画,箭头所指部位显着可见齿根处裂纹。金相显现第1~5牙螺纹牙根圆弧处均有裂纹发作,深度0.15~0.30第5~6牙齿根圆弧处未发现裂纹。(b)所示为第3~4牙压根圆弧处的裂纹扩大图,所示该螺栓牙型角约为59.6经检查其齿根过渡圆弧半径约为0.32mm2成分、安排及硬度检查所示为螺纹旁边面边际方位的显微安排相片,基体为较细的调质态的回火索氏体+3%未溶铁索体安排正常,契合GB/T3098.1―2000请求的取得90%以上回火索氏体请求;边际色彩显着比其它部位色彩深。对该螺栓截面不一样深度进行光谱化学剖析(SFECTRCMEIER光谱剖析仪)其化学成分见表1所示,可见其表层己严峻渗碳;一起根据GB/T3098.1―2000用硬度法进行表层渗碳检查,检查部位为齿测沿中径线检查,其硬度梯度值见表2检查成果可表明其外表硬度显着高于心部硬度。横截面1/2半径处检查该螺栓基体硬度为359~39HRC硬度请求。  表1化学成分剖析成果(质量分数,距外表距离/mm心部表2硬度法测表层碳深度/mm0.42心部相邻齿心部硬度/.3缺点剖析3.1断口剖析中所示F区为疲惫拓展区断面,断面与螺栓轴向约成90疲惫源坐落中1所示部位,该裂纹开始于螺纹根部。(a)显现为F区断口裂纹源处高倍扫描电镜图画,因断口裂纹源处己被严峻磨损,其断面润滑,但仍然可见有微揉捏变形痕迹和微裂纹;(b)显现为F区断口边际的低倍扫描电镜图画,该疲惫裂纹拓展区,具有疲惫断口特有的贝纹线,贝纹线有显着的推动痕迹,贝纹线先期呈弧形向内推动,线纹细密,中后期则呈直线向内推动,线纹较粗,因断面被重复屡次揉捏冲突,使该区域变得对比亮光。  中所示S区(瞬断区)其断面具有放射性纹理,断面与螺栓轴向约成45为典型的过载瞬断断口形貌。为断口拓展区(S区取样)的高倍扫描电镜图画,其微观断口特征为等轴状韧窝,是塑性开裂,韧窝中未见非金属夹杂物,可见该裂纹拓展时首要受拉和曲折交变应力作用。  疲惫断面与瞬断断面之间分界显着,可见开裂是因为受载面发作疲惫开裂后在某一刹那间接受过载应力而致使的俄然开裂。  3.2应力剖析由所示,零件断口部位未见颈缩,但断口邻近有4牙螺纹根部环裂。经查,该螺栓的装置扭矩为750Nm并选用专用扭力扳手作业,契合其装置扭矩750Nm标准值请求。  从断口部位剖析得知,其断口恰好坐落螺栓开始联系处,即牙1与牙2之间(见)该螺栓装置时运用螺纹胶固定,螺栓作业进程中首要接受所示力矩作用,即在受曲折载荷进程中其支点应在螺纹开始联系处,即牙1与牙2之间的齿槽处所受的交变载荷最严峻,即应力会集最大。  3尺度剖析为了进步螺纹的抗疲惫强度和削减切断敏感性,对8.8级以上高强外螺纹,请求其牙底处圆弧半径不小于0.125P(其中P为螺距)(b)所示,该螺栓螺纹牙底圆弧半径约为0.32mm己挨近极限最低答应值0.313(该螺栓为十.9级12.5的粗牙螺纹)3.4热处理剖析由可见,该螺栓螺纹外表有渗碳景象,经化学成分检查剖析承认渗碳层厚度约0.15mm其渗碳原因是在调质进程中氛围保护时碳势操控不妥。  在淬火进程中安排的改变温度与碳含量相关,碳含量进步将会使马氏体改变开始温度M下降,因外表渗碳使碳含量加致使其马氏体的生成滞后于基体,所以外表的相变缩短,受芯部己生成的马氏体制约,致使外表的剩余应力表现为拉应力。因淬火硬度与碳含量有关,碳含量加其淬火硬度也将加,一起,表层塑性下降而使其抗疲惫强度才能下降。  4定论综合上述剖析,螺栓开裂是因为螺纹根部有初生裂纹发作,在执役中初生裂纹不断拓展推动,当裂纹拓展至必定深度后,因受载面积削减使该截面应力急剧加,而致使俄然开裂。  因该螺栓装置扭矩契合标准请求,断口无显着塑性变形呈现,可扫除装置过载引起的初生裂纹,因此致使在根部多处环裂的首要原因是:因调质处理进程中螺纹表层严峻渗碳,使表层硬度加塑性下降,一起表层安排应力表现为拉应力,加了表层裂纹敏感性;其次,因螺纹根部圆弧半径较小,使根部处切断敏感性加大。在两者作用下,抗疲惫功能下降,在执役时发作疲惫开裂。  5改善办法及作用滚轮修形,使螺纹牙底圆弧半径合理加大,强其抗切断敏感性;热处理进程合理操控碳势,并定期校定碳势,防止表层渗碳或脱碳;热处理后可加强力抛丸工序,使螺纹表层发作压应力,进步螺纹的抗疲惫强度;加强进程操控才能,强化理化检查,热处理调质后严格按GB/T30981―2000请求检查螺纹的表层脱/渗碳和其它力学及物理功能检查。  根据改善办法所提出的建议,厂方对该商品进行整改,该商品到目前为止执役时期未呈现类似失效。
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