Page 71 - 理化检验-物理分册2021年第十二期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202112012

某高强度螺栓不同类型断口分析

肖友强, 高安科, 陈炜锋

( 上海特强汽车紧固件有限公司, 上海 201419 )
摘 要: 对 SCM435钢制备的10.9级螺栓进行不同的加载, 使其发生过载、 疲劳和氢脆断裂, 结
合断裂的宏观和微观形貌, 研究螺栓不同断裂类型断口的形成机理。结果表明: 各断面均出现在螺
纹部位, 且微观特征明显, 过载断口均表现为韧窝特征, 其中盲孔拧断断口的韧窝为剪切韧窝; 疲劳
断口疲劳辉纹鲜明, 高、 低周疲劳断口的疲劳区面积占整个断面的2 / 3和1 / 2 ; 氢脆断口晶粒清晰,
沿晶断裂特征显著。不同类型的断口中, 拧紧+拉伸断口缩颈和螺纹伸长最为明显, 高、 低周疲劳
断口基本没有缩颈和伸长, 其余类型的螺纹断口略有伸长。

关键词: 高强度螺栓; 过载断口; 疲劳断口; 氢脆断口

中图分类号: U213.5 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 12-0055-05

Anal y sisofDifferentT yp esFractureSurfaceofaHi g hStren g thBolt

,
XIAOYou q ian g GAOAnke , CHEN Weifen g

( Shan g haiStron gAutomotiveFastenersCo. , Ltd. , Shan g hai201419 , China )

Abstract : The10.9g radeboltsmadeofSCM435steelweresub j ectedtooverload , fati g ueandh y dro g en

embrittlementfracture.Combinedwiththemacroandmicromor p holo gy , theformationmechanismofdifferent

fracturet yp esofboltsurfaceswerestudied.Theresultsshowthateachfracturesurfaceoccurredinthethread p art ,

andthemicrocharacteristicswereobvious.Theoverloadfracturesurfaceshowsthecharacteristicsofdim p le , and

thedim p leofthescrewfracturesurfaceoftheblindholewassheardim p le.Thefati g uefracturesurfacehadbri g ht

fati g uelines , thefati g ueareaofhi g handlowc y clefati g uefracturesurfaceaccountedfor2 / 3and1 / 2ofthewhole

section.Theg rainofh y dro g enembrittlementfracturesurfacewasclearandthecharacteristicsofinter g ranular

fracturewereobvious.Amon g differentt yp esoffracturesurfaces , ti g htenin g +stretchin g fracturesurfacesneckin g

andthreadelon g ationwerethemostobvious , thehi g handlowc y clefati g uefracturesurfacesbasicall yhadno

neckin g andelon g ation , andtheothert yp esofthreadfracturesurfaceshadasli g htelon g ation.

Ke y words : hi g hstren g thbolt ; overloadfracturesurface ; fati g uefracturesurface ; h y dro g enembrittlement

fracturesurface
汽车零部件的失效分析一直是汽车质量的重要 是指螺栓服役载荷超过螺栓能承受的最大载荷而发
研究课题之一, 用于汽车上的螺栓在提高强度减小质 生断裂现象, 过载的原因多样, 螺栓表面受到污染导
量的同时, 其安全性和可靠性愈加受到重视。近年 致扭矩效率升高及过高服役外力会加大夹紧力等均
来, 汽车用螺栓失效案例时有发生, 其中最严重的失 可能过载 [ 3-4 ] 。螺栓氢脆断裂, 尤其对于高强度电镀
效模式是断裂。螺栓作为连接副的重要受力载体, 出 和磷化处理螺栓, 氢浸入钢基体后造成材料塑性降
现断裂轻则结构失效, 重则造成严重安全事故。 低, 使得螺栓性能急剧下降 [ 5 ] 。与螺栓氢脆断裂类
在螺栓断裂模式中, 常见有过载、 氢脆和疲劳断 似, 螺栓在疲劳断裂前也没有明显的征兆, 而且在宏
裂3种, 其中疲劳断裂最为常见 [ 1-2 ] 。螺栓过载断裂 观和检查过程中很难发现失效的原因。螺栓因螺纹
部分而具有不同于标准圆柱体的特殊结构, 其断口
形貌往往与理论模型相差甚远, 因此笔者对螺栓不
收稿日期: 2021-05-17
作者简介: 肖有强( 1989- ), 男, 经济师, 主要从事材料研发及管
同类型的断口进行分析, 希望能给螺栓的设计者及
理工作, dcui2011@126.com
5 5