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電鍍螺栓斷裂失效分析檢驗

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掃一掃!電鍍螺栓斷裂失效分析檢驗掃一掃!
浏覽:- 發布日期:2020-08-07 16:43:13【

40Cr齒輪箱端電鍍螺栓,規格為M10,等級為8.8級。螺栓用于連接某齒輪箱端蓋,在服役一段時間後螺栓頭部掉落。

斷裂螺栓的斷面平坦,一側已被磨平,斷口附近無明顯宏觀塑性變形,斷裂面邊緣可見碰傷痕迹,見圖11-93所示。

圖11-93 斷裂螺栓宏觀形貌



圖11-93  斷裂螺栓宏觀形貌

斷裂面掃描電鏡觀察,斷裂面邊緣存在疲勞條帶,見圖11-94。

圖11-94 斷面宏觀形貌

 圖11-94 斷面宏觀形貌

采用直讀光譜法對螺栓進行化學成分分析,分析結果化學成分符合40Cr材料的技術要求。

對螺栓進行金相檢查,螺栓表面有脫碳,見圖11-95。

螺栓心部金相組織,為回火索氏體,見圖11-96。

圖11-95 螺栓表面脫碳組織 圖11-96 螺栓心部金相組織

圖11-95  螺栓表面脫組織                圖11-96 螺栓心部金相組織

對螺栓進行表面硬度梯度及心部硬度試驗,表面硬度梯度,見圖11-97;心部硬度梯度,見圖11-98。

 圖11-97 表面硬度梯度 圖11-98 心部硬度梯度

圖11-97  表面硬度梯度                  圖11-98 心部硬度梯度


螺栓化學成分、表面及心部硬度均符合《ISO 898-1-2009》相關要求;金相組織正常,說明螺栓斷裂與材質和熱處理無關。

從斷口形貌可知,螺栓表面有輕微脫碳,斷口側面有碰傷痕迹,側面碰傷後在交變應力作用容易産生微裂紋。

斷面無明顯宏觀塑性變形,斷面有疲勞條帶,說明螺栓受到交變應力作用,側面碰傷後産生的微裂紋疲勞擴展;而導緻螺栓疲勞斷裂。


根據以上分析,可以得出如下結論與啟示:

(1)齒輪箱端蓋螺栓的斷裂為疲勞斷裂。

(2)由于螺栓表面有輕微脫碳,杆部碰傷,碰傷處在交變應力作用産生微裂紋,裂紋疲勞擴展,最後疲勞斷裂。

(3)要防止螺栓熱處理脫碳,淬火時采用的保護氣氛應滿足工藝要求。


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