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40Cr鋼固定螺栓斷裂原因分析-來自國檢檢測在線
40Cr鋼固定螺栓的斷裂樣品
疲勞源區可見疲勞臺階,源區附近的斷口表面平坦、光滑、細密,疲勞擴展區斷面粗糙;整個斷口可見大量疲勞條帶和疲勞弧形,從疲勞弧線位置和區域判斷,斷口上瞬斷區面積很小,不到斷口總面積的5%。
斷口清洗后宏觀上可見疲勞弧線(圖11-22)。在掃描電鏡下對斷口進行微觀觀察,疲勞源區的形貌可見較多臺階(圖11-22箭頭所指),裂紋源區有多條放射狀裂紋(圖11-23),
表明裂源區存在多個裂源,這些裂源均始于頭桿結合處,在疲勞擴展區可看到疲勞條帶(圖11-24),斷面中心區域有較多孔洞(圖11-25)。
40Cr鋼固定螺栓斷裂的具體原因排查
在掃描電鏡下對斷口化學元素進行能譜分析,在斷口的疲勞源和疲勞擴展區均未發現其他腐蝕性元素存在。
用光譜法對斷口附近材料作化學成分檢測,表明螺栓材料成分符合《GB/T 3077-1999》標準中關于40Cr鋼化學成分要求。
取斷口附近橫截面進行低倍缺陷分析,按照《GB/T1979-2001》標準進行評級可評為中心疏松1.5級(圖11-26)
金相檢查,螺栓斷口附近的組織為正?;鼗鹚魇象w(圖11-27);斷口附近桿部表面粗糙有細微缺陷,同時還有脫碳,脫碳層深度為0.07mm(圖11-28)。
經檢測螺栓的化學成分、顯微組織和芯部硬度正常。
斷面中心區域的疏松在掃描電鏡下觀察為孔洞,是原材料本身的低倍缺陷。
用掃描電鏡對斷口進行觀察和能譜分析,螺栓屬疲勞斷裂,其疲勞源和疲勞擴展區的能譜分析,均未發現其他腐蝕性元素存在,說明裂紋是在使用過程中發生和發展的。從疲勞擴展區和瞬斷區的面積看,疲勞擴展區面積大于整個斷口面積的90%,斷口上疲勞條帶細密,并且可見大量的疲勞條帶,說明螺栓在工作應力下裂紋擴展充分,名義應力較低,螺栓疲勞屬低應力高周疲勞;裂紋源區有多條臺階條紋,說明源區存在應力集中。當表面存在缺口、凹坑、尖角等缺陷時,就可能因應力集中而形成臺階條紋,且出現多源疲勞,由于疲勞源區銹蝕其表面的缺陷已不好判定。通過斷口分析和金相剖面分析結果均表明疲勞裂紋起始于頭桿結合處的脫碳區域,并檢測到多個疲勞源和裂紋,疲勞源區的斷口形貌為韌窩形貌;