缸盖螺栓断裂失效分析.doc

深圳创固螺丝. . ********** QQ956914748 缸盖螺栓断裂失效分析两缸盖螺栓( 分别编 1 号和 2号) 断裂位置均在杆部和头部交接处,装配拧紧时螺栓主要受扭转载荷,此时,主应力与轴线成 45° ,而切应力则与轴线垂直。从断口看,裂纹开始区与轴线成 45° 角,表现为扭转时的正断断口,是正应力作用的结果。而瞬断区与轴线垂直,瞬断区面积占总断口面积的绝大部分,说明断裂时应力较大或材料强度不足。 化学成分和显微组织分析螺栓材料牌号为 40Cr 钢,硬度要求 32~ 38HRC ,金相组织要求 1~3级(JB/T8837- 2000) 。经检验, 1 号缸盖螺栓化学成分( 质量分数) 符合 GB/T3077-1988 之规定,见表1 。两螺栓基体组织均为细的回火索氏体,按 JB/T8837-2000 评定,组织为 1 级,符合其 1~3 级之技术条件规定。边缘组织中晶界清晰可见,但其颜色明显比其它部位浅,估计表面存在脱碳层,其中 2 号螺栓更为明显,见图 1。两螺栓均残留带状组织,带状组织中还有非金属夹杂物, 1 号螺栓的带状组织见图 2 ,其间的硫化物类夹杂物清晰可见,但均在规定范围之内。 显微硬度测试经磁粉探伤,未发现磁痕。经测定, 1 号螺栓硬度值为 34HRC ,2 号螺栓硬度值为 36HRC 和 37HRC ,符合 32~ 38HRC 技术条件规定。由于螺栓已经过调质处理,所以仅根据金相组织来判定边缘是否存在脱碳层似乎尚缺证据。为证实边缘是否存在脱碳层,对边缘和中心部位进行了显微硬度测试。深圳创固螺丝. . ********** QQ956914748 边缘硬度低于中心硬度,进一步证实了边缘存在脱碳层。边缘碳含量的降低, 使侵蚀程度下降,因而颜色较浅且晶界清晰可见。虽然螺栓在调质后对其表面进行了机加工,以去除热加工所产生的脱碳层,但在杆部与头部交接处往往难以用机械加工去除脱碳层,结果在杆和头部的交接处保留了脱碳层。 分析与讨论由于最大应力位于螺栓边缘,而边缘存在脱碳,降低了边缘的强度。虽然螺栓允许存在一定量的脱碳层,但脱碳层的存在对螺栓服役总是不利的。由于裂纹源于脱碳处,那么脱碳则成为该螺栓断裂失效的主要因素之一。