Page 72 - 理化检验-物理分册2021年第十二期

肖友强, 等: 某高强度螺栓不同类型断口分析

后期质量工作者的工作提供有意义的参考。 率应力试验方法》, 将螺栓组装在固定夹具上, 采用
笔者对 SCM435钢制备的10.9级高强度螺栓 拧紧机实施屈服点法拧紧, 然后用10% ( 体积分数)
进行 不 同 断 裂 类 型 的 试 验。试 验 螺 栓 规 格 为 硫酸浸泡渗氢 1h 后, 进行慢应变拉断, 应变速率

-1
-3
M10mm×78mm ( P=1.25 ) 的六角法兰面螺栓, 为10 · s 。
表面电镀锌。采用金属拉伸试验机、 拧紧机和疲劳 表1 不同断裂试验的试验方法

试验机对螺栓进行不同类型的断裂试验, 并结合宏 Tab 1 Testmethodsfordifferentfracturetests
观和微观断口形貌表征, 研究螺栓不同断裂类型断 断裂类型 试验方法 参考标准
口的形成机理。 过载 拧紧+拉伸 ISO6892-1 : 2019

1 试验方法与试验设备 过载 通孔拧断 ISO16047 : 2013
过载 盲孔拧断 ISO16047 : 2013

对于过载断裂, 依据不同加载方法分为3类: ① 氢脆 屈服点渗氢+拉断 ISO7539-7 : 2015
螺栓服役过程受外力加载断裂, 模型简化为拧紧后拉 疲劳 低、 高周疲劳 ISO3800 : 1993

伸断裂; ②通孔拧断, 常见于螺纹表面受污染导致摩
擦因数降低, 目标扭矩下螺栓受到的夹紧力远大于其 断口宏观观察采用日本 KEYENCE 公司的
承受载荷; ③盲孔拧断, 常见于盲孔内有异物, 导致装 VHX-2000C 型和 MITUTOYO 公司的 SV-C3200
配时螺纹先端受到干涉。 3种状态的螺栓因螺纹部 型形状测量仪, 微观观察采用JSM-6010LA 型扫描

受力不一样可能会导致出现不同的断口形貌。 电镜, 加速电压为15kV 。
过载试验设备采用岛津拉力试验机和佐贺铁工 2 试验结果与分析

所两方型摩擦试验机进行, 拉伸试验方法参考ISO

6892-1 : 2019 《 金属材料 拉伸试验 第1部分: 室温下 2.1 断口宏观形貌分析
试验方法》。为了模拟现场装配后的拉伸断裂, 进行 断裂后的螺栓螺纹宏观形貌如图1所示, 可见
扭 矩 60 N · m 预 紧 后 拉 伸,拉 伸 速 度 为 断裂点均在螺纹部位。拧紧+拉伸断裂螺纹和通孔

20mm · min 。通孔和盲孔拧断均在拧紧机上进 拧断螺纹均有较明显缩颈现象, 螺栓一侧的伸长量
-1

行, 拧紧转速为6r · min 。疲劳试验在 SUM 型疲 约为1.1mm 和0.6mm , 拧紧+拉伸断裂断面呈斜

-1
坡状。盲孔拧断螺纹一侧伸长量约为0.15mm , 缩

劳试验机上进行, 评价低周和高周疲劳断裂两类。

疲劳试验的平均应力 30kN , 应力幅分为 5kN 和 颈现象不明显。高周疲劳断裂与低周疲劳断裂螺纹
基本一致, 可以认为基本没有伸长。氢脆断裂螺纹

10kN 。氢脆断裂试验方法参考ISO7539-7 : 2015

《 金属与合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第7部分: 慢速 伸长量约为0.1mm , 缩颈不明显。

图1 不同类型断裂试验后的螺纹宏观形貌及螺纹尺寸

Fi g 1 Macromor p holo gy andthreadsizeofthreadsafterdifferentt yp esoffracturetests

a macromor p holo gy andthreadsizeofthreadaftertensilefracture b macromor p holo gy andthreadsizeofthreadafter

threadfracturedb y throu g hhole c macromor p holo gy andthreadsizeofthreadafterthreadfracturedb y blindhole

d macromor p holo gy andthreadsizeofthreadafterhi g hc y clefati g uefracture e macromor p holo gy andthreadsizeof

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