高强度螺栓断裂失效分析

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1、第39卷第9期理化检验2物理分册Vol.39No.92003年9月PTCA(PARTA:PHYSICALTESTING)Sep.2003失效分析高强度螺栓断裂失效分析韩志良马红卫,丁燕君(常州机电职业技术学院机械系,常州213012)(常柴股份有限公司理化室,常州213002)摘　要:针对装配现场发生的几起高强度螺栓断裂失效事故,采用金相分析、化学成分分析和力学性能测试等方法进行检测。分析结果认为螺栓失效的原因有:(1)螺纹成形时产生裂纹,螺栓因之而脆断;(2)杆部与头部交接处表面脱碳、使局部强度降低而断裂;(3)装配时扭矩过大,螺栓明显缩颈而断裂;(4)原材料中心存在裂纹。关键词

2、:螺栓;裂纹;扭转;脱碳中图分类号:TH13文献标识码:B文章编号:100124012(2003)0920477204FRACTUREFAILUREANALYSISOFHIGH2STRENGTHBOLTHANZhi2liang(MechanicsofChangzhouProfessionTechnicCollege,Changzhou213012,China)MAHong2wei,DINGYan2jun(LabofChangchaiCo.,Ltd.,Changzhou213002,China)Abstract:Inviewofexitingfailureaccidenceofhig

3、hstrengthboltfracturehappeninginassemblingsite.Withmetallurgi2calanalysis,chemicalanalysisandmechanicalperformancetest,theresultsindicatethatthefracturewascausedby1)crackinthreadingtomakeitbreak,2)decarbonizinginthejointsurfaceonboltshoulderandheadtolowerthestrengthinlocal,3)overtorqueinassemb

4、lingtomakeboltneckdownand4)crackinthecenterofrawmaterial.Keywords:Bolt;Fracture;Torque;Decarbonizing　　高强度螺栓是发动机紧固件中最重要的零件之装配扭矩过大而断裂。一,如连杆螺栓、缸盖螺栓、主轴承盖螺栓,要求强度1.1　断口分析等级为10.9级,有的甚至达12.9级。但在实际使由于断口表现出极大的脆性,如果是基于扭紧用中,高强度螺栓(简称螺栓)断裂失效也时有发生。力矩过大而断裂,断口应表现出良好的塑性,因为拧笔者就发生在装配过程中的四起高强度螺栓断裂失紧时螺栓主要受扭转应力,而扭转试

5、验的应力状态效逐一进行分析。的柔性系数较大(大于拉伸试验),材料易于塑性变形,而失效的螺栓并未表现出塑性。另外,断裂源也1195连杆螺栓断裂失效分析不在齿根部,而是有所偏离。195连杆螺栓装配时断裂于螺纹处。从断口上1.2　化学成分和显微组织分析看,断口平直,无缩颈,几乎没有裂纹萌生区,全部为螺栓材料牌号为40Cr钢,强度等级10.9级,硬最后瞬断区。零件供应商进行了失效分析,认为装度要求32～38HRC,金相组织要求1～3级(JB/配时连杆螺纹内夹入异物,阻碍了螺纹的拧紧,导致T8837-2000)。经检验,螺栓化学成分(质量分数)符合GB/T收稿日期:2002206228307

6、7-1988之规定,见表1。显微组织为细的回火作者简介:韩志良(19652),男,高级工程师,工学学士。索氏体,按JB/T8837-2000评定为1级,其硬度值·477·©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.韩志良等:高强度螺栓断裂失效分析表1　分析用螺栓的化学成分Tab.1Chemicalcompositionofthedifferentkindsofbolts%螺栓名称CSiMnPSCrMo195连杆螺栓0.420.310.620.0250.0210.85-1号缸盖螺栓0.410.330.5

7、40.0220.0180.95-主轴承盖螺栓0.400.280.650.0180.0210.95-1110连杆螺栓0.380.240.550.0170.0200.950.20GB/T3077-1988标准值0.32～0.400.17～0.370.40～0.70≤0.035≤0.0350.80～1.100.15～0.25为34HRC和35HRC,硬度和显微组织均符合技术条未使用过的连杆螺栓进行纵剖面金相分析,结果在件规定。经磁粉探伤未发现磁痕。部分螺纹根部也存在裂纹,因