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螺钉头杆断裂失效原因分析

2020-07-20 14:33:32 

12.9级内六角圆柱头螺钉,规格为M4×12,材料SCM435钢,表面镀黑锌。

在安装时内六角圆柱螺钉在头杆处断裂

15.1.1 试验过程与结果

断裂件检查,螺钉在头杆处断裂,断裂件杆部见图15-1;断裂件头部断口,呈扭转塑性断裂特征,箭头所指为最后扭断区,见图15-2。

图15-3 韧窝断口 图15-4 方向性明显的韧窝

15-1 断裂件杆部形貌 图15-2 头部断口宏观形貌

扫描电镜对断口进行观察,整个断口形貌均为韧窝塑性断裂形貌,且韧窝具有明显的方向性,韧窝延展方向均指向断裂源位置,见图15-3、图15-4。

图15-3 韧窝断口 图15-4 方向性明显的韧窝

图15-3 韧窝断口 图15-4 方向性明显的韧窝

断裂件化学成分分析,成分分析结果符合SCM435钢材料的要求。

断裂件心部硬度试验,标准规定心部硬度385~435HV10,硬度试验结果为,431~428 HV10,符合《ISO898.1-1999》标准要求,

断裂件进行金相检查,从断口附近截取金相样品,制样后观察,组织为调质处理的回火索氏体组织,见图15-5。

图15-5 回火索氏体


15-5 回火索氏体

15.1.2 与讨论

断裂件的化学成分分析、心部硬度、金相组织符合技术要求。表明断裂件的材料合格,热处理工艺正常。

断裂件的整个断口形貌均为韧性延展断裂,且断口韧窝具有明显的方向性,为扭转断裂特征。

该M4小螺钉在安装是由于安装过载,使螺钉扭转断裂失效。

15.1.3 结论与启示

(1)该螺钉断裂失效是由于安装过载,使螺钉扭转断裂失效。

(2)小螺钉在安装时要控制好安装应力,防止安装应力过大造成螺钉扭转断裂。