10_9级高强度螺栓断裂分析

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1、《大型铸锻件》No.6HEAVYCASTINGANDFORGINGNovember200910.9级高强度螺栓断裂分析张邦强谢娟(东方汽轮机有限公司材料研究中心,四川618203)摘要:3支10.9级42CrMoA高强度螺栓装配后发生断裂,经分析是因为回火不足导致材料强度过高,从而引起了延迟断裂。明确指出42CrMoA钢制作的10.9级和12.9级螺栓淬火后的回火温度一般不低于500℃,可有效提高延迟断裂抗力。关键词:螺栓;失效分析;延迟断裂;回火热处理+中图分类号:TG115.57文献标识码:A10.9

2、HighStrengthBoltFractureAnalysisZhangBangqiang,XieJuanAbstract:Three10.9highstrengthboltsoccursfractureafterthemassembled,itisthatundertemperingresultsindelayedfracturebyanalyzing.Andindicateclearlythatthetemperingtemperatureof10.9and12.9boltsmadeof42CrMo

3、Asteelisnotunder500℃afterquenching,andsotoincreasethedelayedfractureresistanceofboltseffective2ly.Keywords:bolt;failureanalysis;delayedfracture;tempertreatment3支10.9级M30高强螺栓在进行风电轮毂图1为断裂脱落螺栓头的断口形貌,断口中装配后,发生了断裂脱落事故,断裂时间为装配完局部颜色较深是由于断裂后浸入油渍形成的。从成1天之后。螺栓材质为42

4、CrMoA,杆长250断口可以看出,断裂源区位于R角外缘处(见图1mm。断裂位置均位于六角螺栓头部。装配过程箭头所示位置),裂纹扩展至1/2半径处,出现了为了控制力矩采用了力矩扳手。为了分析高强度纤维状断口特征,之后裂纹发生了快速扩展。整螺栓断裂的原因,我们搜集了断裂样品,进行了综个断口较为平整,呈典型的脆性断裂特征。图2合试验分析。为螺杆部分宏观检验照片。1.2常规理化分析1试验分析在断裂螺杆上取样进行了化学成分、力学性1.1断口宏观分析能和金相组织检验分析,结果见表1、表2和表3。图1断裂螺栓头部形貌

5、图2螺杆部分宏观检验照片Figure1TheheadappearanceoffracturedboltFigure2Themacrographicexaminationofthescrewpart收稿日期:2009—08—2015No.6《大型铸锻件》November2009HEAVYCASTINGANDFORGING表1实测螺栓化学成分(质量分数,%)Table1Thechemicalcompositionofthebolts(massfraction,%)元素CSiMnSPCrMoCu断裂螺栓实测值0

6、.3860.1840.5320.0090.0130.9500.2250.004未使用新螺栓实测值0.3800.1720.5280.0070.0100.9060.1870.001表2螺栓力学性能试验结果的。从组织形态上看,断裂螺栓组织呈现明显的Table2Themechanicalpropertiesresultsofthebolts板条状马氏体,2000倍的放大倍数下,看不到明Rp0.2RmA5ZAku试验项目(%)HBS显的碳化物析出,而未断裂螺栓则为典型的回火/MPa/MPa(%)/J断裂螺栓索氏体组

7、织。1130151010.037.01414420429实测值1.3断口微观分析未使用新900115015.553.54655341345采用JSM26490LV扫描电镜对断口形貌进行螺栓实测值了观察,断口源区、扩展区均呈现沿晶断裂特征,表3金相检验结果见图4。为了分析断裂性质,采用新螺栓冲击试Table3Themetallographicexamination样和断裂螺栓冲击试样进行了断口分析,在断裂resultsofthebolts螺栓冲击试样断口中同样发现存在沿晶断裂特试验项目显微组织夹杂物脱碳层晶

8、粒度征,而新螺栓试样断口形貌显示为准解理断裂断裂螺栓试样马氏体D2.00.10mm6～7未使用新螺栓回火索氏体D2.00.15mm6～7(见图5)。2螺栓断裂原因分析从试验结果看,断裂螺栓材料化学成分符合GB/T3077对42CrMoA材质的化学成分要求,而力学从断裂情况来看,螺栓装配1天后发生断裂性能试验结果显示断裂螺栓的伸长率、冲击功均脱落,同时断口分析显示断裂为沿晶脆断,则失效低于标准要求,同时强度和硬度远高于正常螺栓。