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公司名稱：廣州市安普檢測技術(shù)服務(wù)有限公司

1、宏觀分析

宏觀觀察，送來的四只螺栓1#（CW）、2#（SFC）、3#（YH）、4#（CS）的斷裂位置基本一致，均位于螺栓前端4 ～ 5 螺牙處，無明顯的塑性變形，斷口有疲勞斷裂特征。 1# 螺栓斷口附近螺紋有明顯摩擦痕跡，表面鍍層已磨掉，見圖1 ～ 5。

圖一螺栓斷口形貌

圖二螺栓斷口形貌

圖三螺栓斷口形貌

圖四螺栓斷口形貌

圖五螺栓

2、硬度測試

分別在斷裂螺栓上取樣制樣進(jìn)行硬度檢測，硬度值為1#28.1HRC、2#27.4HRC、3#27.9HRC、4#28.0HRC，均符合GB/T 3098.1-2010《 緊固件機(jī)械性能 螺栓、螺釘和螺柱》中對8.8級(jí)、d<16mm 螺栓的要求（22~32HRC）。

3、金相分析

在斷裂螺栓螺紋處分別縱向制樣，拋光后觀察，均無明顯的非金屬夾雜物。用4% 硝酸酒精溶液侵蝕后觀察，四支螺栓螺栓組織均為回火索氏體+ 少量鐵素體。四支螺栓螺紋處均有不同程度的脫碳現(xiàn)象[1]，其中1# 螺栓脫碳最為嚴(yán)重，1# 螺栓螺紋處的全脫碳層約0.05mm，2#、3#、4# 螺栓均存在不同程度的脫碳。4# 螺栓靠近斷口的螺紋根部有裂紋，深度約0.20mm，裂紋剛直，尾部尖細(xì)，周圍無脫碳現(xiàn)象，見圖6 ～ 10。

4 分析討論

由宏觀斷口分析可知，四支螺栓的斷口均有疲勞斷口的特征，為典型的雙向彎曲疲勞斷裂。由理化分析可知，四支斷裂螺栓的心部硬度均在28.0HRC左右，符合技術(shù)要求的22~32HRC。四支斷裂螺栓均有不同程度

的脫碳，1# 螺栓螺紋處的全脫碳層深度約0.05mm，超出了GB/T 3098.1-2010《 緊固件機(jī)械性能 螺栓、螺釘和螺柱》中對8.8級(jí)、d<16mm 螺栓的要求（max0.015mm）。4# 螺栓靠近斷口的螺紋根部存在裂紋，是斷口裂紋擴(kuò)展到一定程度后產(chǎn)生的次生裂紋。四支螺栓心部纖維流線完整，螺紋表面無明顯纖維流線。

綜合分析，螺栓斷口為疲勞斷口，有應(yīng)力撕裂棱，擴(kuò)展區(qū)貝紋線清晰，間隔較寬；這些現(xiàn)象說明，螺栓在工作時(shí)受到了較大的應(yīng)力。當(dāng)螺紋根部受到的應(yīng)力超過其疲勞強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)萌生疲勞源。根據(jù)相關(guān)人員介紹，機(jī)車運(yùn)行條件差，該型螺栓裝配間隙過大，機(jī)車在運(yùn)行過程中，可能會(huì)發(fā)生松動(dòng)和位移。螺栓在機(jī)車運(yùn)行過程中承受較大的應(yīng)力，螺紋根部會(huì)形成較大的應(yīng)力集中。當(dāng)應(yīng)力集中超過了螺栓的疲勞極限，會(huì)在螺紋根部出現(xiàn)裂紋，出現(xiàn)雙向疲勞裂紋。如此往復(fù)交替，直至在螺栓中部瞬時(shí)斷裂。由于螺栓螺紋表面存在脫碳層，1# 螺栓存在超出標(biāo)準(zhǔn)的完全脫碳層，會(huì)降低其疲勞強(qiáng)度，使得疲勞更易產(chǎn)生。在4# 靠近斷口處螺紋根部發(fā)現(xiàn)尾部尖細(xì)、兩側(cè)無氧化脫碳的裂紋，是次生疲勞裂紋，在螺栓斷裂后由于應(yīng)力釋放而停止擴(kuò)展。

5 結(jié)論

該批螺栓是裝配間隙過大導(dǎo)致的過大應(yīng)力引起的疲勞斷裂。

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