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情況介紹

     某地鐵車輛用高強(qiáng)度六角頭螺栓（以下簡(jiǎn)稱：螺栓）在裝車服役后剛剛抵達(dá)目的地就發(fā)生斷裂。螺栓材料為42CrMo，規(guī)格為Φ36X150，性能等級(jí)為10.9級(jí)。主要加工流程：下料→墩頭→機(jī)加工→淬回火→滾螺紋→涂裝→出廠。現(xiàn)將分析結(jié)果介紹如下：

    螺栓斷裂位置發(fā)生在螺帽與螺桿連接根部，螺栓斷口見(jiàn)圖1、圖2，斷裂始于圖1左邊的箭頭2位置，可見(jiàn)放射狀幅面，整個(gè)斷面大部分為細(xì)瓷狀快斷斷口，斷口中間上半部分為最后剪切撕裂區(qū)。在螺栓邊緣（圖1始斷區(qū)箭頭1位置），有一塊氧化分層（圖2）；理化分項(xiàng)分析的切割面示意圖見(jiàn)圖4，螺帽標(biāo)識(shí)見(jiàn)圖4，

   圖1   螺栓斷裂位置 

圖2  斷口始斷區(qū)的氧化分層

圖3 分項(xiàng)檢驗(yàn)的切割面 圖4  螺栓端部標(biāo)識(shí)

     對(duì)螺栓斷口進(jìn)行掃描電鏡分析，圖5為螺栓起斷處低倍形貌，圖一箭頭1、箭頭2位置均存在微裂紋，見(jiàn)圖6至圖8，箭頭2處起斷區(qū)域?yàn)轫g窩撕裂形態(tài)，韌窩內(nèi)有大量夾雜物附集（圖9）；快斷區(qū)為解理斷面（圖10）。

圖5 圖1箭頭1處裂紋 

 圖6 圖5放大后存在的微裂紋

圖7   箭頭2處微觀   

圖8  圖7放大后附近微裂紋

圖9  箭頭2處韌窩撕裂  

  圖10   快斷區(qū)解理斷面

                           化學(xué)成分分析

    在螺栓斷裂位置附近取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見(jiàn)表1 ：

結(jié)果表明：螺栓的化學(xué)成分符合GB/T3077-2015 《合金結(jié)構(gòu)鋼》標(biāo)準(zhǔn)中42CrMo鋼的技術(shù)要求。

硬度測(cè)試

    對(duì)螺栓依據(jù)GB/T230.1-2009標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行洛氏硬度試驗(yàn)（試驗(yàn)位置依據(jù)圖4所示），試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2：

結(jié)果表明：螺栓的硬度符合GB/T3098.1-2010《緊固件機(jī)械性能 螺栓、螺釘和螺柱》標(biāo)準(zhǔn)中10.9性能等級(jí)螺栓的技術(shù)要求。

      在參照?qǐng)D4所示截面，對(duì)螺栓進(jìn)行微觀金相分析。螺栓金相組織為回火托氏體，組織較細(xì)，無(wú)過(guò)熱特征，見(jiàn)圖11。圖1箭頭1位置存在線狀金屬夾雜物的附集，破壞了金屬的連續(xù)性，并向螺栓心部延伸，見(jiàn)圖12至圖14。

 圖11 300X螺栓金相組織 圖12 60X非金屬夾雜物附集

圖13  300X圖12放大 圖14  300X圖12裂紋根部放大