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怎样合理安排螺栓失效分析中的理化检验项目

2020-03-30 17:55:35 

当接到一个断裂螺栓的失效分析任务时,我们首先想到的是断口。这也无可厚非,因为断口作为失效分析的重要组成部分,它以形貌特征记录了材料在载荷和环境下断裂前的不可逆变形,以及裂纹从萌生和扩展直至断裂的全部过程。然而,仅仅依靠断口分析就得出失效原因的结论是片面的,往往还要通过其它紧固件检测结果来佐证,那么如何安排理化检测项目才算合理呢,下面以一个实例加以说明。

下图为一枚8.8级的42CrMo六角螺栓断裂形貌,可见断口腐蚀严重,对断口进行除锈适当处理后,采用SEM进行观察,可见断口为沿晶特征,初步判断为沿晶脆性断裂,但是导致沿晶断裂的原因可能为氢脆、应力腐蚀、回火脆、过热过烧等,所以需要进一步通过金相组织、测氢、硬度试验、冲击模拟断口等方法来判断。

金相组织检查表明,组织正常,螺栓表面存在不完全脱碳现象;硬度试验表明,硬度为38HRC,远远超过了8.8级规定的硬度上限值34HRC,这就可能是发生脆断的直接原因;冲击模拟断口试验再次证明,该螺栓不存在回火脆性;氢含量测定结果表明,螺栓断口附近存在一定含量的氢。综上所述,螺栓断裂的直接原因为硬度超标,在应力集中和一定氢含量的共同作用下发生了氢脆致断。

因此,只有通过合理安排紧固件检测项目,才能有效帮助查找上述断裂螺栓的失效原因。

图1 断裂螺栓外观形貌

图1 断裂螺栓外观形貌

图2 断口源区宏、微观形貌,沿晶特征+二次裂纹

图2 断口源区宏、微观形貌,沿晶特征+二次裂纹

冲击模拟断口微观形貌,韧窝特征

图3 冲击模拟断口微观形貌,韧窝特征


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